类（元类）对象方法缓存原理
一、摘要
1.阅读该篇，需要对runtime底层及类对象数据结构有一定了解，本篇仅着重讲解方法缓存的算法；
2.以下以类对象来论述，元类对象以此类推；
二、类对象数据结构
//rumtime源码
//小码哥图片
说明：其中cache_t类型变量cache就是用来缓存曾经调度过的方法；
三、方法调度原理
Person *per = [[Person alloc] init];
createCaches(ORIGINAL_MASK);
handleMethod("test1", @selector(test1), [per test1]); handleMethod("test2", @selector(test2), [per test2]); handleMethod("test1", @selector(test1), [per test1]); handleMethod("test3", @selector(test3), [per test3]); handleMethod("test4", @selector(test4), [per test4]); handleMethod("test5", @selector(test5), [per test5]); handleMethod("test4", @selector(test4), [per test4]); handleMethod("test6WithHeight:age:", @selector(test6WithHeight:age:), [per test6WithHeight:1.7 age:30]); handleMethod("test7WithName:", @selector(test7WithName:), [per test7WithName:@"张三"]); free(methodCaches);
如上所示：
1.实例对象per调test1/2/3等方法时，runtime底层本质是通过msgSend向per对象发送消息；
2.系统会通过per的isa指针找到其类对象，然后优先到该类对象的cache里面去查找，如果能找到则直接调用；如果没有找到则再到struct_rw_t中的methods方法列表中查找；如果还没找到，则通过superClass指针到父类中查找（查找顺序同前所述）；如果一级父类没找到，则一直往上级父类查找，直到根父类；如果根父类也没有，则返回空；
四、cache缓存算法
1.方法底层结构
说明：cache内部包含三个变量：buckets（散列表），_mask（散列表的长度-1），_occupied（已经缓存的方法数量）；bucket_t包含两个变量：类似于字典的键值对，_key是
方法SEL（整型数据），_imp缓存函数的内存地址；
2.算法思路——散列表（空间换时间）：
1）用散列表（即数组）来缓存调用的方法，先开辟固定长度的内存（此处设置为3），数组元素则为键值对的结构体；
//创建散列表
void createCaches(mask_t mask) { //创建散列表 struct bucket_t *originalBuckets = (struct bucket_t *)malloc(sizeof(struct bucket_t)*mask); for (int i = 0; i < mask; i++) { originalBuckets[i]._name = ""; originalBuckets[i]._key = 0; originalBuckets[i]._imp = NULL; originalBuckets[i]._types = "null"; } methodCaches = (struct cache_t *)malloc(sizeof(struct cache_t)); methodCaches->_mask = (mask_t)(mask-1); methodCaches->_occupied = 0; methodCaches->_buckets = originalBuckets; }
2）用_mask与_key进行按位与运算，得到每个元素的下标index——这样得出的index不会大于_mask（原因：可以看位域那篇文章），同时为随机数；
3）每次调方法，会先进行按位与计算得出下标A，然后查找该下标位置处是否缓存了方法：如果有且缓存的方法跟被调方法相同，则直接调用缓存中的方法；如果没有，则下标-1进行遍历查找（为0时，直接回到数组末尾，再-1继续查找），直至回到A处，如果找到了，则直接调，如果没有找到，则将该方法进行缓存；
//查找核心代码
//inline关键字：C++关联函数，表示在调用该函数处，直接替换成函数体内的代码（好处：避免频繁调用该函数导致内存消耗） static inline mask_t cache_next(mask_t i, mask_t mask) { return i ? i-1 : mask; } //查找方法 IMP findSEL(SEL selector) { mask_t begin = _mask & (long long)selector; mask_t i = begin; do {//如果查到直接返回，否则-1往回查找，直到又回到begin位置处 if (_buckets[i]._key == (long long)selector) { return _buckets[i]._imp; } } while ((i = cache_next(i, _mask)) != begin); return NULL;//没有找到，返回null }
4）如果A处是空，则直接缓存至A处，否则-1查找遍历空余位置（原理同上）；
//缓存核心代码
void saveSEL(char const*method, SEL selector, IMP methodIMP, char const*types) { //散列表是否为空 if (methodCaches->_buckets && methodCaches->_mask+1 > 0) { mask_t begin = methodCaches->_mask & (long long)selector; mask_t i = begin; do { if (methodCaches->_buckets[i]._imp == NULL) { methodCaches->_buckets[i]._name = method; methodCaches->_buckets[i]._key = (long long)selector; methodCaches->_buckets[i]._imp = methodIMP; methodCaches->_buckets[i]._types = types; methodCaches->_occupied++; return ;//保存成功 } } while ((i = cache_next(i, methodCaches->_mask)) != begin); } }
5）如果散列表存满了，则需扩容：数组长度扩大2倍，并且会清空散列表，重新做缓存操作；
void expandCaches() { //清空内存 mask_t lastMask = methodCaches->_mask; free(methodCaches->_buckets); free(methodCaches); mask_t newMaskt = (lastMask+1)*2; createCaches(newMaskt); }
补充：
1）在bucket_t中加入了两个成员变量：_name（方法阅读具体调的是哪个方法），_types（描述方法返回值、形参类型，及所有参数所占字节总数和每个参数的内存起始位置）；
2）通过@encode获取数据类型编码，_types具体描述如下：
// "i24@0:8i16f20" // 0id 8SEL 16int 20float == 24 /*说明 1.每个方法默认隐式自带两个参数：self自身（id类型），@selector()方法（SEL类型）； 2.每种类型可通过@encode(类型名称)指令翻译； 3.参数含义： 1>符号： i表示返回值类型； @表示id类型； :表示SEL类型； i（第二个）表示age变量类型； f表示height变量类型； 2>数字： 24表示所有类型所占字节数：8（id为指针类型）+8（SEL为指针类型）+4（age）+4（height）； 0表示self自身是从第零个字节开始——以此类推：8表示selector从第八个字节开始。。。height是从第20个字节开始； */ - (int)test:(int)age height:(float)height;
五、总结
iOS系统runtime方法缓存核心思想为：用散列表来缓存，用空间来换时间，通过按位与计算来确定方法下标索引；
注意：如果工程打开碰到以下错误，则按下面操作解决
