Runtime是什么

因为Objc是一门动态语言，所以它总是想办法把一些决定工作从编译连接推迟到运行时。也就是说只有编译器是不够的，还需要一个运行时系统 (runtime system) 来执行编译后的代码。这就是 Objective-C Runtime 系统存在的意义，它是整个Objc运行框架的一块基石。

Runtime是由c、c++、汇编提供的一整套运行时功能。

Runtime相关头文件内容

ios的sdk中 usr/include/objc文件夹下面的文件

List.h
NSObjCRuntime.h
NSObject.h
Object.h
Protocol.h
a.txt
hashtable.h
hashtable2.h
message.h
module.map
objc-api.h
objc-auto.h
objc-class.h
objc-exception.h
objc-load.h
objc-runtime.h
objc-sync.h
objc.h
runtime.h
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都是和运行时相关的头文件，其中主要使用的函数定义在message.h和runtime.h这两个文件中。在message.h中主要包含了一些向对象发送消息的函数，这是OC对象方法调用的底层实现。 runtime.h是运行时最重要的文件，其中包含了对运行时进行操作的方法。主要包括

//runtime.h
// An opaque type that represents a method in a class definition. 一个类型，代表着类定义中的一个方法
typedef struct objc_method *Method;

/// An opaque type that represents an instance variable.代表实例(对象)的变量
typedef struct objc_ivar *Ivar;

/// An opaque type that represents a category.代表一个分类
typedef struct objc_category *Category;

/// An opaque type that represents an Objective-C declared property.代表OC声明的属性
typedef struct objc_property *objc_property_t;

// Class代表一个类，它在objc.h中这样定义的  typedef struct objc_class *Class;
struct objc_class {
    Class isa  OBJC_ISA_AVAILABILITY;

#if !__OBJC2__
    Class super_class                                        OBJC2_UNAVAILABLE;
    const char *name                                         OBJC2_UNAVAILABLE;
    long version                                             OBJC2_UNAVAILABLE;
    long info                                                OBJC2_UNAVAILABLE;
    long instance_size                                       OBJC2_UNAVAILABLE;
    struct objc_ivar_list *ivars                             OBJC2_UNAVAILABLE;
    struct objc_method_list **methodLists                    OBJC2_UNAVAILABLE;
    struct objc_cache *cache                                 OBJC2_UNAVAILABLE;
    struct objc_protocol_list *protocols                     OBJC2_UNAVAILABLE;
#endif

} OBJC2_UNAVAILABLE;
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这些类型的定义，对一个类进行了完全的分解，将类定义或者对象的每一个部分都抽象为一个类型type，对操作一个类属性和方法非常方便。OBJC2_UNAVAILABLE标记的属性是Ojective-C 2.0不支持的,但实际上可以用响应的函数获取这些属性，例如：如果想要获取Class的name属性，可以按如下方法获取:

Class classPerson = Person.class;
// printf("%s\n", classPerson->name); //用这种方法已经不能获取name了 因为OBJC2_UNAVAILABLE
const char *cname  = class_getName(classPerson);
printf("%s", cname); // 输出:Person
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2.1 函数的定义

对对象进行操作的方法一般以object_开头

对类进行操作的方法一般以class_开头

对类或对象的方法进行操作的方法一般以method_开头

对成员变量进行操作的方法一般以ivar_开头

对属性进行操作的方法一般以property_开头

对协议进行操作的方法一般以protocol_开头

根据以上的函数的前缀可以大致了解到层级关系。对于以objc_开头的方法，则是runtime最终的管家，可以获取内存中类的加载信息,类的列表，关联对象和关联属性等操作。

例如：使用runtime对当前的应用中加载的类进行打印，别被吓一跳。

- (void)touchesBegan:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event {
    unsigned int count = 0;
    Class *classes = objc_copyClassList(&count);
    for (int i = 0; i < count; i++) {
        const char *cname = class_getName(classes[i]);
        printf("%s\n", cname);
    }
}
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方法

首先看一下Runtime 方法查找的思维导图 runtime底层探索.png

在OC中，方法的本质就是消息发送，objc_msgSend,通过汇编代码和通过Clang编译成c++代码，我们可以看到在oc中的方法最终会转换

//参数为：接收器、选择子、多参数
objc_msgSend(id _Nullable self, SEL _Nonnull op, ...)
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其中接收器指消息的接收方，也就是对象，选择子也就是该对象的SEL。

SEL和IMP

SEL:类成员的方法指针，不同于函数指针，只是个方法编号 IMP:函数指针，指向我们定义的函数如果使用书本来类比，那么SEL就是书本的目录，IMP就是书本的页码，方法函数就是该页码下的内容。

方法查找

举个例子 [obj foo] -> objc_msg(obj, foo)的查找流程如下：

通过obj的isa指针找到obj的class
在class的method list找到foo方法
如果class中没找到foo，继续往上找，superclass
一旦找到foo，执行它的实现IMP
查找不到，进入动态方法解析
解析不到，进入快速转发
快速转发，返回对象为nil，则进入完整的消息转发流程
实在找不到，抛出异常

这种效率太慢，每次都要查找，所以引入objc_cache，找到foo，把foo的method_name作为key，method_imp（函数指针）作为value存起来，结构是哈希表。

查找流程

OC底层探索 - Runtime

Runtime是什么

Runtime相关头文件内容

2.1 函数的定义

方法

SEL和IMP

方法查找

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