iOS Objective -C Runtime 运行时之一: 类与对象
OC语言是一门动态语言,它将很多静态语言在编译和链接时期做的事放到了运行时来处理。这种动态语言的优势在于：我们编写代码时更具灵活性，如我们可以把消息转发给我们想要的对象，或者随意交换一个方法的实现等。
这种特性意味着OC不仅需要一个编译器,还需要一个运行时系统来执行编译的代码,对于OC来说,这个运行时系统就像一个操作系统一样,它让所有的工作可以正常的运行。这个运行时系统即Objc Runtime。 Objc Runtime其实是一个Runtime库，它基本上是用C喝汇编写的，这个库使得C语言有了面向对象的能力
Runtime库主要做下面几件事：
1.封装：在这个库中，对象可以用C语言中的结构体表示，而方法可以用C函数来实现，另外再加上了一些额外的特性。这些结构体和函数被runtime函数封装后，我们就可以在程序运行时创建、检查、修改类、对象和它们的方法了。
2.找出方法的最终执行代码：当程序执行［object doSomething］时，会向消息接收者（object）发送一条消息（doSomething），runtime会根据消息接收者是否能响应该消息而做出不同的反应。这将在后面详细介绍。
OC runtime目前有两个版本：Modern runtime和Legacy runtime。Modern Runtime覆盖了64位的Mac OS X Apps，还有iOS Apps，Legacy Runtime 是早起用来给32位Mac OS X Apps用的。
runtime的基本工作原理，以及如何利用它让程序编的更加灵活。
类与对象基础数据结构
Class
OC中，类是由Class 类型来表示的，它实际上是一个指向objc_class结构体的指针。定义如下：
typedef struct objc_claa *Class ；
查看objc/runtime.h中objc_class结构体的定义如下:
struct objc_class {
Class isa OBJC_ISA_AVAILABILITY;
#if !__OBJC2__
Class super_class OBJC2_UNAVAILABLE; // 父类
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 *ivars OBJC2_UNAVAILABLE; // 该类的成员变量链表
struct objc_method_list **methodLists OBJC2_UNAVAILABLE; // 方法定义链表
struct objc_cache *cache OBJC2_UNAVAILABLE; // 方法缓存
struct objc_protocol_list *protocols OBJC2_UNAVAILABLE; // 协议链表
#endif
}OBJC2_UNAVAILABLE;
在这个定义中,下面几个字段是我们感兴趣的
1.isa: 需要注意的是,在OC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),后面详解
2.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.
3.cache: 用于缓存最近使用的方法. 一个接收者对象收到一个消息时,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,我们都到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会优先去cache中查找,如果cache没有,采取methodLists中查找方法.这样,对于那些经常用到的方法的调用,便提高了调用的效率
4.version: 我们可以使用这个字段来提供类的版本信息,这对于类的序列化非常有用,它可以让我们识别出不同类定义版本中实例变量布局的改变,针对cache,下面例子来说明执行过程"
NSArray *array = [[NSArray alloc] init];
流程 :
1.[NSArray alloc]执行, 因为NSArray 没有+alloc方法,于是去父类NSObject查找
2.检测NSObject是否响应 + alloc方法,发现响应, 于是检测NSArray类,并根据其所需的内存空间开始分配内存,然后把isa指针指向NSArray类.同时,+alloc也被加进cache列表里
3.接着,执行-init方法,如果NSArray响应方法,则直接将其加入cache;如果不响应,则取父类查找.
4.在后期的操作中,如果再以[[NSArray alloc] init] 方式创建数组,则会直接从cache中取出相应的方法,直接调用
objc_object与id
objc_object是表示一个类的实例结构体,它的定义如下(objc/objc.h)
struct objc_object {
Class isa OBJC_ISA_AVAILABILITY;
};
typedef struct objc_objct *id;
可以看到,这个结构体只有一个字,即指向其类的isa指针,这样,当我们向一个OC对象发送消息时,运行时库会根据实例对象的isa指针找到这个实例对象所属的类.Runtime库会在类的方法列表及父类的方法列表中寻找与消息对应的selector指向的方法.找到后即运行这个方法.
当创建一个特定类的实例对象时,分配的内存包含一个objc_object数据结构,然后是累的额实例变量的数据.NSObject类的alloc和allocWithZone:方法使用函数class_createInstance来创建objc_object数据结构.
另外还有我们常见的id,它是一个objc_object结构类型的指针.它的存在可以让我们实现类似于C++众泛型的一些操作,该类型的对象可以转换为任何一种对象,有点类似于C语言中void*指针类型的作用.
