Objective-C runtime机制

Objective-C runtime机制

先来看看怎么理解发送消息的含义：

曾经觉得Objc特别方便上手，面对着 Cocoa 中大量 API，只知道简单的查文档和调用。还记得初学 Objective-C 时把[receiver message]当成简单的方法调用，而无视了“发送消息”这句话的深刻含义。于是[receiver message]会被编译器转化为：
objc_msgSend(receiver, selector)
如果消息含有参数，则为：
objc_msgSend(receiver, selector, arg1, arg2, …)

如果消息的接收者能够找到对应的selector，那么就相当于直接执行了接收者这个对象的特定方法；否则，消息要么被转发，或是临时向接收者动态添加这个selector对应的实现内容，要么就干脆玩完崩溃掉。

现在可以看出[receiver message]真的不是一个简简单单的方法调用。因为这只是在编译阶段确定了要向接收者发送message这条消息，而receive将要如何响应这条消息，那就要看运行时发生的情况来决定了。

Objective-C 的 Runtime 铸就了它动态语言的特性，这些深层次的知识虽然平时写代码用的少一些，但是却是每个 Objc 程序员需要了解的。

Objc Runtime使得C具有了面向对象能力，在程序运行时创建，检查，修改类、对象和它们的方法。可以使用runtime的一系列方法实现。

顺便附上OC中一个类的数据结构 /usr/include/objc/runtime.h
struct objc_class {
Class isa OBJC_ISA_AVAILABILITY; //isa指针指向Meta Class，因为Objc的类的本身也是一个Object，为了处理这个关系，runtime就创造了Meta Class，当给类发送[NSObject alloc]这样消息时，实际上是把这个消息发给了Class Object

#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; // 方法定义的链表
struct objc_cache *cache OBJC2_UNAVAILABLE; // 方法缓存，对象接到一个消息会根据isa指针查找消息对象，这时会在method       Lists中遍历，如果cache了，常用的方法调用时就能够提高调用的效率。
struct objc_protocol_list *protocols OBJC2_UNAVAILABLE; // 协议链表
#endif

} OBJC2_UNAVAILABLE;

OC中一个类的对象实例的数据结构（/usr/include/objc/objc.h）:

typedef struct objc_class *Class;

/// Represents an instance of a class.

struct objc_object {

    Class isa  OBJC_ISA_AVAILABILITY;

};

/// A pointer to an instance of a class.

typedef struct objc_object *id;

向object发送消息时，Runtime库会根据object的isa指针找到这个实例object所属于的类，然后在类的方法列表以及父类方法列表寻找对应的方法运行。id是一个objc_object结构类型的指针，这个类型的对象能够转换成任何一种对象。

然后再来看看消息发送的函数：objc_msgSend函数

在引言中已经对objc_msgSend进行了一点介绍，看起来像是objc_msgSend返回了数据，其实objc_msgSend从不返回数据而是你的方法被调用后返回了数据。下面详细叙述下消息发送步骤：

检测这个 selector 是不是要忽略的。比如 Mac OS X 开发，有了垃圾回收就不理会 retain,release 这些函数了。
检测这个 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。
如果上面两个都过了，那就开始查找这个类的 IMP，先从 cache 里面找，完了找得到就跳到对应的函数去执行。
如果 cache 找不到就找一下方法分发表。
如果分发表找不到就到超类的分发表去找，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，后面会提到。

后面还有：
动态方法解析resolveThisMethodDynamically
消息转发forwardingTargetForSelector

runtime使用例子

[实例对象或【类 class】 performSelector:@selector(方法)];

objc_msgSend(实例对象或类,@select(方法)，参数1，参数2);
通过对象的isa指针找到对应的class，先从cache中通过SEL查找对应函数方法，找到则通过method中的函数指针跳转到对应函数中执行。如果cache中未找到则再去methodList中查找，找到了会将method加入到cache中，以便下次查找；不行再去superClass中查找，若能找到加入到cache中去在跳转。

使用方法：获取要交换的两个方法
// 获取类方法,用Method接受一下
// class_getClassMethod：获取哪个类方法
// SEL ：@selector获取方法编号，根据SEL就能去对应的类找方法。
method_exchangeImplementations 交换两个方法的实现

运用在load方法中

详情可参考
[1]: http://www.jianshu.com/p/620022378e97