iOS 面试全方位剖析 -- Runtime篇

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面试问题，思考一下

  • 类对象与元类对象的区别?
  • [obj foo] 和 objc_msgSend 函数有什么关系?
  • runtime 如何通过 Selector 找到对应的IMP地址的? (消息传递过程)

Runtime 内容汇总

这节的讲解内容

  • Runtime 数据结构
  • 类对象与元类对象 & 消息传递
  • 消息转发

数据结构


上图可以看出 Runtime 整体的数据结构

  • superClass 指向当前类的父类

  • cache_t 提供消息传递过程当中的缓存方法查找 ， 实质上是装满了 bucket_t 的一个 hash 表

  • class_data_bits_t 类的基础信息，包含了类的方法列表，协议列表等。

类对象与元类对象 & 消息传递

类对象与元类对象

  • 类对象存储实例方法列表等信息
  • 元类对象存储类方法列表等信息

看一个官方很经典的图
图三--官方流程图

objc_class 继承于 objc_object，也就是说一个 ObjC 类本身同时也是一个对象，为了处理类和对象的关系，runtime 库创建了一种叫做元类 (Meta Class) 的东西，类对象所属类型就叫做元类，它用来表述类对象本身所具备的元数据。类方法就定义于此处，因为这些方法可以理解成类对象的实例方法。每个类仅有一个类对象，而每个类对象仅有一个与之相关的元类。当你发出一个类似 [NSObject alloc] 的消息时，你事实上是把这个消息发给了一个类对象 (Class Object) ，这个类对象必须是一个元类的实例，而这个元类同时也是一个根元类 (root meta class) 的实例。所有的元类最终都指向根元类为其超类。所有的元类的方法列表都有能够响应消息的类方法。所以当 [NSObject alloc] 这条消息发给类对象的时候，objc_msgSend() 会去它的元类里面去查找能够响应消息的方法，如果找到了，然后对这个类对象执行方法调用。

上图实线是 superclass 指针，虚线是isa指针。 有趣的是根元类的超类是 NSObject，而 isa 指向了自己，而 NSObject 的超类为 nil，也就是它没有超类。

这里讲的非常详细了

消息传递

这就是消息传递的一个流程，首先查缓存，无缓存，查方法列表，依然没命中，再顺次查找各个父类方法列表，如果都没有名字，就转到消息转发流程

如果问具体在缓存和方法列表查找过程中的内部情况，可以简单的这样答一下

  • 在缓存查找阶段是 哈希查找
  • 当前类方法查找 ， 如果是已排序的列表，就采用二分查找,没排序的采用一般遍历
  • 逐级父类方法查找 ，是根据 superClass 指针逐级遍历每一个父类

看一个经典的面试题

结果是都打印出来 phone

为什么呢？先看一下 [self class] [super class] 的消息传递

这里可以看到 objc_super 结构体当中 receiver 就是当前对象 。 也就是说 无论是 [self class]或者 [super class] ，接收者都是当前对象!!

继续, 我们对应着官方流程图(图三)来解答一下

当前的实例是 phone
[self class] –>objc_msgSend(self,@selector(class)), 首先通过实例的 isa 指针找到 phone 的类对象，它本身是没有 class 方法的，然后往父类找，也没有。 顺次一直查找到根类也就是 NSObject ,将 class的具体实现返回给调用方，也就是 phone

1
instance of Subclass --> Subclass(class) -->Superclass(class)-->Root class(class)

[super class] –>objc_msgSendSuper(self,@selector(class))。 接受者依然是当前的 phone 这个实例，区别不同的是 它会从父类的方法了列表开始查找，也就是

1
instance of Subclass --> Superclass(class)-->Root class(class)

所以依然还是 phone;

消息转发


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