二、Objective-C之Runtime的使用
接上篇、说到了Runtime的基本认识、Runtime与Objective-C的关系、以及陈述了objc_msgSend的过程。并且留下了一个线索，这篇就是对上篇留下的线索objc_class结构体做分析学习。
objc_class
先看下这个结构体里面的定义：
struct objc_class {
Class isa; //meta元类
#if !__OBJC2__
Class super_class; //父类
const char *name; //类名
long version; //类的版本信息，默认为0
long info; //类信息，运行期使用的一些位标识
long instance_size; //实例变量大小
struct objc_ivar_list *ivars; //成员变量链表
struct objc_method_list **methodLists; //方法链表
struct objc_cache *cache; //方法缓存
struct objc_protocol_list *protocols; //协议链表
#endif
} OBJC2_UNAVAILABLE;
从上面的objc_class的定义里面，看到了作为一个Class的类，需要哪些东西，再详细表述下其中具体重要的概念：
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nil。
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。
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，它让我们识别出不同类定义版本中实例变量布局的改变。
其中值得我们关注的是isa指向的元类。
什么是元类？
元类是一个类对象的类。进一步的解释：当我们向一个对象发送消息时，runtime会在这个对象所属的这个类的方法列表中查找方法；而向一个类发送消息时，会在这个类的meta-class的方法列表中查找。元类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。元类也是类，可以对它发消息，那么它的isa指向哪里？
为了不让这种结构无限延伸下去，Objective-C的设计者让所有的meta-class的isa指向基类的meta-class，以此作为它们的所属类。即任何NSObject继承体系下的meta-class都使用NSObject的meta-class作为自己的所属类，而基类的meta-class的isa指针是指向它自己。这样就形成了一个完美的闭环。再联想下一些类的静态方法，当我们调用[NSObject alloc]时，其实走的是meta元类查找alloc方法的逻辑。
上一张网络通用神图，来把上面的大段文字转化表达下：
继续深挖objc_class里面的其他东西：
成员变量链表objc_ivar_list
开始挖：
struct objc_ivar_list {
int ivar_count;
#ifdef __LP64__
int space;
#endif
/* variable length structure */
struct objc_ivar ivar_list[1];
};
发现objc_ivar结构体，继续挖：
struct objc_ivar {
char *ivar_name; //成员变量名称
char *ivar_type; //成员变量类型
int ivar_offset; //偏移量
#ifdef __LP64__
int space;
#endif
}
其中objc_ivar_list结构体存储着objc_ivar数组列表，而objc_ivar结构体存储了类的单个成员变量的信息。注意第三个成员ivar_offset。它表示基地址偏移字节。Runtime会进行检测来调整类中新增的变量的偏移量。 这样就可以通过【对象地址 ＋ 基类大小 + 变量偏移字节】来计算出变量相应的地址，并访问到相应的变量。
方法链表objc_method_list
struct objc_method_list {
struct objc_method_list *obsolete;
int method_count;
#ifdef __LP64__
int space;
#endif
/* variable length structure */
struct objc_method method_list[1];
}
发现objc_method结构体，继续挖：
struct objc_method {
SEL method_name; //方法名称
char *method_types; //方法类型,存储着方法的参数类型和返回值类型。
IMP method_imp; //方法指针,本质上是一个函数指针
}
SEL我们上一篇说过，selector标识，代表唯一仅有的一个方法。
IMP继续深挖：typedef id (*IMP)(id, SEL, ...);。
IMP是一个函数指针，这是由编译器生成的。当你发起一个Objc消息之后，最终它会执行的那段代码，就是由这个函数指针指定的。IMP 这个函数指针就指向了这个方法的实现。这个函数指针和objc_msgSend函数完全一致的定义。
看完objc_method后，可以得知objc_class中objc_method_list保存了一组SEL与IMP的映射。通过查找SEL我们可以找到方法执行的入口IMP，然后调用IMP去执行对应的方法。
objc_cache
objc_cache用来缓存用过的方法，提高性能。objc_msgSend每调用一次方法后，就会把该方法缓存到cache列表中，下次的时候，就直接优先从cache列表中寻找，如果cache没有，才从methodLists中查找方法。
协议链表objc_protocol_list
存放需要遵循的协议链表。与方法链表类似。
最后总结下如何发送消息，举objc_msgSend(receiver, message)这个例子来说：
1.检查Message的SEL是否需要忽略。比如Mac OSX开发，有了垃圾回收就不理会retain,release这些函数了。
2.检查receiver是否为nil。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。
3.通过receiver的isa指针找到它的Class，然后根据SEL去找IMP;
4.首先在objc_cache缓存中去找message的SEL，如果找到，则调用对应的IMP。否则继续下一步。
5.在Class的objc_method_list找message的SEL;
6.如果Class中没有找到message的SEL，继续往它的super_class中找，直到找到基类NSObject为止;
7.一旦找到message这个函数的SEL，就去执行SEL对应的实现IMP;
8.这时会使用到objc_cache缓存，把常用的函数都存放到缓存中来，提高调用的命中率。
9.如果一直找到基类，仍然没有找到message的SEL，进入动态方法解析和消息转发的机制。
继续留下了线索。什么是动态方法解析和消息转发的机制？篇幅已经很长，不宜展开继续记录学习。
