Runtime 01 - isa
Runtime 又叫运行时，是一套 C 语言的 API，Objective-C 是一门动态编程语言，其动态性是由 Runtime 来支撑和实现的，Runtime 源码由 C/C++/汇编语言编写。
在使用 Objective-C 编码的过程中，可以给任意一个对象发送消息，在编译阶段只是确定了要向接受者发送这条消息，而接收者如果响应和处理消息，在运行时阶段来决定。
平时编写的 Objective-C 代码，都会由编译器转换成运行时代码，很多操作会推迟到运行时再进行。
当我们导入 objc/runtime.h 和 objc/message.h 后，会发现代码提示不全，原因是从 Xcode5 开始，官方不建议我们手动调用 Runtime API。可以通过修改 Build Settings 中的一个配置项来解决。
默认值为 YES，修改为 NO 即可。
Runtime 的具体应用
- 使用关联对象（AssociatedObject）为 Category 添加属性。
- 遍历 Class 的所有成员变量（修改 UITextField 的占位文本颜色、字典转模型、自动归档解档等）。
- 交换方法实现（交换系统的方法）。
- 利用消息转发机制解决方法找不到的异常问题。
- ...
isa
- 要了解 Runtime，首先要了解它底层的一些常用数据结构，比如 isa 指针。
- 在 arm64 架构之前，isa 就是一个普通的指针，存储着 Class 对象、Meta-Class 对象的内存地址。
- 从 arm64 架构开始，对 isa 进行了优化，变成了一个共用体（union），还使用位域来存储更多信息。
isa_t 源码（对 objc_class 的解读参考这里Objective-C 对象的本质 01 - 底层实现）：
typedef unsigned long uintptr_t;
union isa_t {
isa_t() { }
isa_t(uintprt_t value) : bits(value) { }
Class cls;
uintptr_t bits;
// 通过掩码的方式获取 shiftcls 和 magic 的值。
# define ISA_MASK 0x0000000ffffffff8ULL
# define ISA_MAGIC_MASK 0x000003f000000001ULL
# define ISA_MAGIC_VALUE 0x000001a000000001ULL
struct {
uintptr_t nonpointer : 1;
uintptr_t has_assoc : 1;
uintptr_t has_cxx_dtor : 1;
uintptr_t shiftcls : 33; // MACH_VM_MAX_ADDRESS 0x1000000000
uintptr_t magic : 6;
uintptr_t weakly_referenced : 1;
uintptr_t deallocating : 1;
uintptr_t has_sidetable_rc : 1;
uintptr_t extra_rc : 19;
# define RC_ONE (1ULL<<45)
# define RC_HALF (1ULL<<18)
};
};
isa 位域
- nonpointer：
- 0：代表普通指针，存储着 Class 对象、Meta-Class 对象的内存地址。
- 1：代表开启 isa 指针优化，使用位域存储更多的信息。
- has_assoc：
- 是否有设置过关联对象，如果没有，释放时会更快。
- has_cxx_dtor：
- 是否有 C++ 的析构函数（.cxx_destruct），如果没有，释放时会更快。
- shiftcls：
- 存储着 Class 对象、Meta-Class 对象的内存地址，arm64 架构中有 33 位可以存储地址。
- 根据 ISA_MASK 可以得知，Class 对象、Meta-Class 对象的内存地址值后三位（二进制位）永远为0。
- magic：
- 用户判断对象是否初始化完成，在 arm64 中 0x16 是调试器判断当前对象是初始化完成的还是没有初始化的空间。
- weakly_referenced：
- 是否有被弱引用指向过，如果没有，释放时会更快。
- deallocating：
- 对象是否正在释放内存。
- has_sidetable_rc：
- 用于判断对象的引用计数是否过大，如果 extra_rc 位域无法容纳引用计数，会存储到 SideTable 的属性中。
- extra_rc：
- 存放对象的引用计数值减一后的结果，对象的引用计数超过 1，会存储到这里。
从 objc_destructInstance 函数中，可以看到对象设置过关联对象或有 C++ 析构函数，会进行对应的释放操作。
/***********************************************************************
* objc_destructInstance
* Destroys an instance without freeing memory.
* Calls C++ destructors.
* Calls ARC ivar cleanup.
* Removes associative references.
* Returns `obj`. Does nothing if `obj` is nil.
**********************************************************************/
void *objc_destructInstance(id obj)
{
if (obj) {
// Read all of the flags at once for performance.
bool cxx = obj->hasCxxDtor();
bool assoc = obj->hasAssociatedObjects();
// This order is important.
if (cxx) object_cxxDestruct(obj);
if (assoc) _object_remove_assocations(obj);
obj->clearDeallocating();
}
return obj;
}
