思维导图

一、runtime简介

存在的意义

Objective－C语言中，许多工作是在运行时执行的，所以仅有编译器还不行，需要Runtime（运行时系统）来执行编译后的代码。

版本

legacy 运行在较老的32位程序中

modern运行在ios和OS X10.5之后的64位程序中

二、与Runtime的交互方式

Objective－C源代码

编译器在编译源代码时，为实现动态语言特性，会创建一些数据结构和函数，它们会在程序运行时被使用。

Runtime的函数

Runtime系统由一系列函数和数据结构组成具有接口的动态共享库。

具体内容参阅Objective－C Runtime Reference

NSObject的方法

NSObject类中有许多方法起到了抽象接口的作用。如：description

获取类的信息。如：class、isKindOfClass、isMemberOfClass

三、Runtime术语

SEL

是selector在Objective－C中的数据类型。

selector是方法选择器，相当于区分方法的ID。

是一个结构体的指针 typedef struct objc_selector *SEL

Class

是一个结构体的指针 typedef struct objc_class *Class

Class isa OBJC_ISA_AVAILABILITY;

objc类本身同时也是一个对象；元类是类对象所属的类型，表述类对象本身所具备的元数据；每个类对象仅有一个类对象； 每个类对象仅有一个与之相关的元素。

OBJC2_UNAVAILABLE 是Objc中对系统运行版本进行约束的宏定义

Class super_class OBJC2_UNAVAILABLE;//超类指针

const char*name OBJC2_UNAVAILABLE;//类名

long version OBJC2_UNAVAILABLE;// 类的版本信息，默认为0

long info OBJC2_UNAVAILABLE;// 类信息，供运行期使用的一些位标识

long instance_size OBJC2_UNAVAILABLE;// 该类的实例变量大小

struct objc_ivar_list *ivarsOBJC2_UNAVAILABLE;// 该类的成员变量链表

struct objc_method_list **methodListsOBJC2_UNAVAILABLE;// 方法定义的链表

struct objc_cache *cacheOBJC2_UNAVAILABLE;// 方法缓存

struct objc_protocol_list *protocolsOBJC2_UNAVAILABLE;// 协议链表

struct objc_ivar_list *ivars OBJC2_UNAVAILABLE;//成员变量列表

struct objc_method_list **methodLists OBJC2_UNAVAILABLE;//方法列表

IMP

由编译器生成的函数指针

定义：typedef id (*IMP)(id,SEL,...);

该指针指向某个方法的实现部分

Method

类中某个方法的类型

是一个结构体的指针 typedef struct objc_method *Method;

method_name 方法名

method_types 方法的参数类型和返回值类型

method_imp 指向方法实现的函数指针

Ivar

类中实例变量的类型

定义：typedef struct objc_ivar*Ivar;

Cache

用于缓存最近使用的方法。一个接收者对象接收到一个消息时，它会根据isa指针去查找能够响应这个消息的对象。在实际使用中，这个对象只有一部分方法是常用的，很多方法其实很少用或者根本用不上。这种情况下，如果每次消息来时，我们都是methodLists中遍历一遍，性能势必很差。这时，cache就派上用场了。在我们每次调用过一个方法后，这个方法就会被缓存到cache列表中，下次调用的时候runtime就会优先去cache中查找，如果cache没有，才去methodLists中查找方法。这样，对于那些经常用到的方法的调用，但提高了调用的效率。

简单记：方法被调用时的优化，即当一个方法被调用时，首先在Cache中查找，没有时再去方法列表中查找。

定义：typedef struct objc_cache *Cache;

isa：需要注意的是在Objective-C中，所有的类自身也是一个对象，这个对象的Class里面也有一个isa指针，它指向metaClass(元类)，我们会在后面介绍它。

super_class：指向该类的父类，如果该类已经是最顶层的根类(如NSObject或NSProxy)，则super_class为NULL。

version：我们可以使用这个字段来提供类的版本信息。这对于对象的序列化非常有用，它可是让我们识别出不同类定义版本中实例变量布局的改变。

四、消息

objc_msgSend函数

Objc中发送消息语句［receiver message］会被编译器转化成objc_msgSend(receiver,@selector(message));

四种形态：

objc_msgSend 给本类发送消息，返回一个简单值;

objc_msgSend_fpret 给本类发送消息，返回的是浮点数；

objc_msgSend_stret 给本类发送消息，返回一个结构体类型的值；

objc_msgSendSuper 给父类发送一个消息，返回一个简单值；

objc_msgSendSuper_stret 给父类发送一个消息，返回一个结构体类型的值

执行过程：

检测selector是不是要忽略。（如 Mac OS X 开发，有垃圾回收就不用 retain，release函数了）

检测target是不是nil对象。objc的特性是允许对一个nil对象执行任何一个方法不会Crash，因为会被忽略掉。

从cache里面找

如果cache找不到就从下一个方法列表中找

如果方法列表找不到就到超类的方法列表中找，一直找，直到找到NSObject类为止

如果还找不到就要开始进入动态方法解析了

方法中的隐藏参数

当objc_msgSend函数找到对应的实现时，将直接调用该方法，同时将参数传递给方法。同时还将两个隐藏的参数传递过去

self 指向接收消息的对象

_cmd 消息的SEL值

获取方法地址

NSObject类中有methodForSelector：实例方法，该方法返回某个方法对应的IMP。

main

五、类型编码

类型编码

编译器使用@encode对返回值类型、参数类型进行编码； Objective-C 类型编码表

输出@encode 用％s

例如

struct MyStruct{ char c;} ；用于参考

@encode(int) i int 类型

@encode(int*) ^i 一个指针类型

@encode(struct MyStruct) {MyStruct= c} 一个无符号字符

@encode(MessageTest) {MessageTest=#} 一个类对象(类)

@encode(NSStringEncoding) Q 无符号长整型

......具体参阅类型编码表

六、动态方法解析

动态方法解析

在自定义类中声明一个方法，但并不在实现部分实现。

在程序运行时为方法添加实现。

待续。。。

@encode(MessageTest)

Runtime