iOS开发日记17-runtime基础篇

今天博主有一个runtime基础的需求,遇到了一些困难点,在此和大家分享,希望能够共同进步.

Objective-C runtime是一个运行时库，主要是由C语言和汇编语言写成，为C语言添加面向对象的能力而创造了Objective-C。这意味着它可以加载类信息，进行方法派发以及方法转发等等。Objective-C 运行时最重要的就是为Objective-C语言的面向对象特性的实现提供了所有的基础支撑.

那么,runtime具体究竟是什么呢?相信各位看官百度了很多文章后,发现十篇有九篇都看不懂,这时因为有很多基础的东西我们并不了解,今天博主就和大家分享一下,runtime基础篇

我们写的代码在程序运行过程中都会被转化成runtime的C代码执行，例如[xxxxxx doSomething];会被转化成objc_msgSend(xxxxxx, @selector(doSomething));

OC中一切都被设计成了对象，我们都知道一个类被初始化成一个实例，这个实例是一个对象。实际上一个类本质上也是一个对象，在runtime中用结构体表示。

相关的定义：

/// 描述类中的一个方法typedef struct objc_method *Method;/// 实例变量typedef struct objc_ivar *Ivar;/// 类别Categorytypedef struct objc_category *Category;/// 类中声明的属性typedef struct objc_PRoperty *objc_property_t;

类在runtime中的表示

//类在runtime中的表示struct objc_class {  Class isa;//指针，顾名思义，表示是一个什么，  //实例的isa指向类对象，类对象的isa指向元类#if !__OBJC2__  Class super_class;  //指向父类  const char *name;  //类名  long version;  long info;  long instance_size  struct objc_ivar_list *ivars //成员变量列表  struct objc_method_list **methodLists; //方法列表  struct objc_cache *cache;//缓存  //一种优化，调用过的方法存入缓存列表，下次调用先找缓存  struct objc_protocol_list *protocols //协议列表  #endif} OBJC2_UNAVAILABLE;/* Use `Class` instead of `struct objc_class *` */

相信很多看官看到这里的时候,就已经有想关屏幕的冲动了,下面给大家分享一下isa指针和meta class(元类)

每个对象都会有一个它所属的类。这是面向对象的基本概念，但是在OC中，这对所有数据结构有效。任何数据结构，只要在恰当的位置具有一个指针指向一个class，那么，它都可以被认为是一个对象。
在OC中，一个对象所属于哪个类，是由它的isa指针指向的。这个isa指针指向这个对象所属的class。

isa：是一个Class 类型的指针. 每个实例对象有个isa的指针,他指向对象的类，而Class里也有个isa的指针, 指向meteClass(元类)。元类保存了类方法的列表。当类方法被调用时，先会从本身查找类方法的实现，如果没有，元类会向他父类查找该方法。同时注意的是：元类（meteClass）也是类，它也是对象。元类也有isa指针,它的isa指针最终指向的是一个根元类(root meteClass).根元类的isa指针指向本身，这样形成了一个封闭的内循环

一个OC的类其实也是一个对象，意思就是你可以向一个类发送消息。
NSStringEncoding defaultStringEncoding = [NSString defaultStringEncoding];
在这个例子中，defaultStringEncoding 被发送给了NSString类。因为每一个OC的类本身也是一个对象。也就是说Class的数据结构必然也是以isa指针开始的在二进制级别上与objc_object是完全兼容的。然后一个类结构的下一个字段一定是一个指向super class的指针（或者指向nil，对于基类而言）。
一个类如何定义有很多方法，依赖于你的运行时库版本，但是不管哪种方法，他们都是以一个isa作为第一个字段，接着是superclass字段

为了可以调用类方法，这个类的isa指针必须指向一个包含这些类方法的类结构体。
这样就引出了meta-class的概念：meta-class是一个类对象的类。
简单解释下：
       当你向一个对象发送消息时，runtime会在这个对象所属的那个类的方法列表中查找。
       当你向一个类发送消息时，runtime会在这个类的meta-class的方法列表中查找。

meta-class之所以重要，是因为它存储着一个类的所有类方法。每个类都会有一个单独的meta-class，因为每个类的类方法基本不可能完全相同
meta-class，就像Class一样，也是一个对象。你依旧可以向它发送消息调用函数，自然的，meta-class也会有一个isa指针指向其所属类。所有的meta-class使用基类的meta-class作为他们的所属类。具体而言，任何NSObject继承体系下的meta-class都使用NSObject的meta-class作为自己所属的类。

根据这个规则，所有的meta-class使用基类的meta-class作为它们的类，而基类的meta-class也是属于它自己，也就是说基类的meta-class的isa指针指向它自己。
就像一个类使用super_class指针指向自己的父类一样，meta-class的super_class会指向类的super_class的meta-class。一直追溯到基类的meta-class，它的super_class会指向基类自身

这样一来，整个继承体系中的实例、类和meta-class都派生自继承体系中的基类。对于NSObject继承体系来说，NSObject的实例方法对体系中所有的实例、类和meta-class都是有效的；NSObject的类方法对于体系中所有的类和meta-class都是有效的
meta-class是类对象的类，每个类都有自己单独的meta-class。所有的类对象并不会属于同一个meta-class。

meta-class要保证类对象具有继承体系中基类的所有实例和类方法，以及继承体系中的所有中间类方法。对于所有NSObject继承体系下的类，NSObject的实例方法和协议方法对他们和他们meta-class的对象都要有效。
所有的meta-class使用基类的meta-class作为自己的基类，对于顶层基类的meta-class也是一样，只是它指向自己而已
 

还有几篇文章可以增加各位对runtime的理解
http://quotation.github.io/objc/2015/05/21/objc-runtime-ivar-access.html
http://www.jianshu.com/p/425a39d43d16?utm_campaign=maleskine&utm_content=note&utm_medium=writer_share&utm_source=weibo
http://mp.weixin.QQ.com/s?__biz=MjM5NTIyNTUyMQ==&mid=208927760&idx=1&sn=30b9caecba709553e463d719668454ae&scene=2&from=timeline&isappinstalled=0#rd