原文地址：
https://developer.apple.com/library/mac/#documentation/Cocoa/Reference/ObjCRuntimeRef/Reference/reference.html
水平有限，如翻譯有誤還請指正只冻，謝謝~

Objective-C Runtime是開源的

ObjC Runtime一直都是開源的：http://opensource.apple.com
ObjC Runtime源碼地址： http://www.opensource.apple.com/source/objc4/

動(dòng)態(tài)語言 vs 靜態(tài)語言

ObjC是一種由運(yùn)行時(shí)導(dǎo)向的語言，也就是說蹋笼，代碼具體要做的事在運(yùn)行時(shí)才會(huì)決定展姐，編譯鏈接階段決定要做的則不一定真的會(huì)執(zhí)行。這就給予了你很大的靈活度剖毯，比如如果你需要圾笨，你可以把一條消息重定向給一個(gè)你認(rèn)為合適的對(duì)象，甚至你可以直接調(diào)換兩個(gè)方法的實(shí)現(xiàn)逊谋，等等擂达。這就需要用到runtime的一些功能，檢查對(duì)象看看它能做什么或者不能做什么涣狗，然后將消息分發(fā)到恰當(dāng)?shù)膶?duì)象上谍婉。如果我們拿C語言對(duì)比來看，在C語言中镀钓，你的代碼從一個(gè)main()方法開始穗熬，然后就是從上往下執(zhí)行你所寫的邏輯和方法。C語言的方式不能將一個(gè)消息轉(zhuǎn)發(fā)給另一個(gè)對(duì)象丁溅。假如現(xiàn)在你有下面這段程序：

#include < stdio.h >
 
int main(int argc, const char **argv[])
{
        printf("Hello World!");
        return 0;
} 

編譯器會(huì)將你的代碼優(yōu)化唤蔗，然后轉(zhuǎn)換成匯編語言

.text
 .align 4,0x90
 .globl _main
_main:
Leh_func_begin1:
 pushq %rbp
Llabel1:
 movq %rsp, %rbp
Llabel2:
 subq $16, %rsp
Llabel3:
 movq %rsi, %rax
 movl %edi, %ecx
 movl %ecx, -8(%rbp)
 movq %rax, -16(%rbp)
 xorb %al, %al
 leaq LC(%rip), %rcx
 movq %rcx, %rdi
 call _printf
 movl $0, -4(%rbp)
 movl -4(%rbp), %eax
 addq $16, %rsp
 popq %rbp
 ret
Leh_func_end1:
 .cstring
LC:
 .asciz "Hello World!"

然后把它和庫鏈接起來，生成可執(zhí)行文件窟赏。然而類似的代碼在ObjC中妓柜，由于runtime庫的存在，編譯器所生成的代碼可能會(huì)不一樣涯穷。當(dāng)我們剛學(xué)ObjC的時(shí)候棍掐，可能會(huì)被告知類似的代碼在ObjC中類似于(簡單來說)：

[self doSomethingWithVar:var1];

它會(huì)被編譯器翻譯成：

objc_msgSend(self,@selector(doSomethingWithVar:),var1);

但是除此之外，我們對(duì)于runtime到底做了什么就不知道了拷况。

Objective-C Runtime到底是什么作煌？

Objective-C Runtime是一個(gè)運(yùn)行時(shí)類庫，主要是用C語言和匯編寫的赚瘦，它是在C語言的基礎(chǔ)上增加了面向?qū)ο蟮哪芰λ谑模瑥亩鴦?chuàng)造了ObjC。加載類信息起意，分發(fā)和轉(zhuǎn)發(fā)所有的方法鹰服，等等都是它的工作。本質(zhì)上來說，就是因?yàn)橛辛藃untime悲酷，才使得用ObjC實(shí)現(xiàn)面向?qū)ο缶幊坛蔀榱丝赡堋?/p>

Objective-C Runtime 術(shù)語

進(jìn)一步深入了解runtime之前套菜，讓我們先看一些術(shù)語，這樣我才能確定你聽得懂我說的是什么设易。

• 有2種runtime：現(xiàn)代的runtime(The Modern Runtime)和老的runtime(the Legacy Runtime)×龋現(xiàn)代的runtime覆蓋了所有64位的Mac OS X應(yīng)用程序和所有iPhone應(yīng)用程序。而老的runtime只覆蓋了所有32位Mac OS X應(yīng)用程序亡嫌。

• 有2種基本類型的方法：實(shí)例方法（以-開頭的比如-(void)dofoo;）和類方法（以+開頭的比如+(id)alloc），方法就類似于C語言中的函數(shù)掘而，是一段代碼的集合挟冠，用來執(zhí)行一個(gè)小任務(wù)，像下面這個(gè)：

-(NSString *)movieTitle
{
    return @"Futurama: Into the Wild Green Yonder";
}

• Selector(方法選擇器)
  ObjC中的Selector實(shí)際上是一個(gè)結(jié)構(gòu)體袍睡，用來標(biāo)識(shí)你想執(zhí)行的方法知染。在runtime中，它被定義為：

typedef struct objc_selector  *SEL; 

使用方式如下：

SEL aSel = @selector(movieTitle); 

• Message(消息)

[target getMovieTitleForObject:obj];

ObjC里的消息就是包括在兩個(gè)中括號(hào)[]之間的東西斑胜，它包含了接受這個(gè)消息的目標(biāo)控淡，你想要執(zhí)行的方法，以及方法中傳遞的參數(shù)止潘。和C語言中的函數(shù)相似掺炭，但是調(diào)用方式不一樣。實(shí)際上你給一個(gè)對(duì)象發(fā)送的方法不一定會(huì)被執(zhí)行凭戴，因?yàn)榻邮艿较⒌膶?duì)象可能會(huì)檢查一下消息的發(fā)送來源涧狮，然后決定是否執(zhí)行另一個(gè)方法或者把這個(gè)接收到的消息轉(zhuǎn)發(fā)給另一個(gè)對(duì)象。

• Class（類）
  如果你在runtime中尋找類的定義的話么夫，將會(huì)看到下面的代碼：

typedef struct objc_class *Class;
typedef struct objc_object {
    Class isa;
} *id; 

這里有一個(gè)ObjC類的結(jié)構(gòu)體者冤，和ObjC對(duì)象的結(jié)構(gòu)體。所有的ObjC對(duì)象都有一個(gè)定義為isa的類指針档痪，這就是我們通常所說的isa指針涉枫。運(yùn)行時(shí)就是用這個(gè)isa指針來檢查對(duì)象屬于哪個(gè)類，在發(fā)送消息時(shí)查看對(duì)象是否能響應(yīng)這個(gè)消息腐螟。
然后愿汰，我們再看id指針。id指針用來指向一個(gè)ObjC對(duì)象遭垛，當(dāng)你有一個(gè)id指針尼桶，你可以獲取它的類，查看其是否能夠響應(yīng)某個(gè)方法锯仪，如果你已經(jīng)知道了這是哪個(gè)對(duì)象泵督，還可以做一些更具體的操作。
你也可以在LLVM/Clang的文檔中找到Blocks的定義：

struct Block_literal_1 {
    void *isa; // initialized to &_NSConcreteStackBlock or &_NSConcreteGlobalBlock
    int flags;
    int reserved; 
    void (*invoke)(void *, ...);
    struct Block_descriptor_1 {
 unsigned long int reserved; // NULL
     unsigned long int size;  // sizeof(struct Block_literal_1)
 // optional helper functions
     void (*copy_helper)(void *dst, void *src);
     void (*dispose_helper)(void *src); 
    } *descriptor;
    // imported variables
}; 

Blocks被設(shè)計(jì)成了能夠與ObjC runtime兼容庶喜，可以把它們當(dāng)做對(duì)象來看待小腊，它們也能夠響應(yīng)消息救鲤，比如-retain,-release,-copy，等等秩冈。

• IMP（Method Implementations 方法實(shí)現(xiàn)）

typedef id (*IMP)(id self,SEL _cmd,...); 

IMP是一個(gè)指向方法實(shí)現(xiàn)的函數(shù)指針本缠，如果你是一個(gè)初學(xué)者，你不需要直接去處理它入问，編譯器會(huì)幫你自動(dòng)生成丹锹。后面我將會(huì)說到運(yùn)行時(shí)如何調(diào)用方法的，其實(shí)執(zhí)行的都是這些函數(shù)指針指向的方法實(shí)現(xiàn)芬失。

• ObjC Class
  說這么多楣黍，到底ObjC類長啥樣子呢？一個(gè)最基本的ObjC類看起來像這樣：

@interface MyClass : NSObject {
//vars
NSInteger counter;
}
//methods
-(void)doFoo;
@end

runtime中能得到更多的信息：

#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 

我們可以看到一個(gè)類持有了它的父類棱烂，名字租漂，成員屬性列表，方法列表颊糜，緩存（cache）哩治，協(xié)議列表等信息。當(dāng)在處理消息的時(shí)候衬鱼，這些信息都是runtime所需要的业筏。

所以類可以定義對(duì)象，然后它自己也是個(gè)對(duì)象鸟赫？這是怎么回事驾孔？

是的，前面我說過在ObjC中惯疙，類本身也是一個(gè)對(duì)象翠勉，為了處理這些，runtime創(chuàng)造了元類（Meta Classes）霉颠。當(dāng)你發(fā)送一個(gè)類似于[NSObject alloc]的方法時(shí)对碌，你就是在給一個(gè)類對(duì)象發(fā)送消息。每個(gè)類都是一個(gè)元類的對(duì)象蒿偎，元類又是根元類（root meta class）的對(duì)象朽们。就像你從NSObject類繼承了一個(gè)子類，這個(gè)類就會(huì)指向NSObject把它當(dāng)做父類一樣诉位，所有的元類都指向根元類并把其作為自己的父類骑脱。所有的元類只是簡單的保存了他的類對(duì)象方法列表中的方法，當(dāng)你發(fā)送一個(gè)類方法消息時(shí)(比如[NSObject alloc]苍糠，它會(huì)被編譯器翻譯成objc_msgSend())叁丧，會(huì)在元類保存的方法列表中查找是否有響應(yīng)該消息的方法，如有找到了，就會(huì)在對(duì)應(yīng)的類對(duì)象上執(zhí)行拥娄。

為什么我們要繼承蘋果的類

當(dāng)你剛接觸Cocoa開發(fā)的時(shí)候蚊锹，所有的教程都會(huì)告訴你需要去繼承蘋果的類然后再開始寫代碼，你也應(yīng)該或多或少的感受到了這樣做的好處稚瘾。但是有一件事你不知道的是牡昆，當(dāng)你繼承蘋果的類時(shí)，你的類會(huì)創(chuàng)建成適應(yīng)ObjC runtime工作方式的類摊欠。在給我們自己的類創(chuàng)建實(shí)例的時(shí)候丢烘，我們大概會(huì)這么做：

MyObject *object = [[MyObject alloc] init];

第一個(gè)被執(zhí)行的方法是+alloc。蘋果的官方文檔里說道

The isa instance variable of the new instance is initialized to a data structure that describes the class; memory for all other instance variables is set to 0.

新創(chuàng)建對(duì)象的isa實(shí)例變量會(huì)被初始化為一個(gè)描述其類型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)些椒，而其他的實(shí)例變量會(huì)被初始化為0铅协。

所以繼承自蘋果的類不僅僅是繼承了一些重要屬性，還繼承了在內(nèi)存中輕松分配創(chuàng)建我們的對(duì)象的能力摊沉，并且創(chuàng)建出來的對(duì)象的結(jié)構(gòu)符合runtime的期望（有一個(gè)isa指針指向我們的類）。

那什么是Class Cache呢痒给？(objc_cache *cache)

當(dāng)runtime沿著對(duì)象的isa指針進(jìn)行檢索時(shí)说墨，有時(shí)可能會(huì)發(fā)現(xiàn)一個(gè)對(duì)象實(shí)現(xiàn)了很多個(gè)方法。但是你可能只需要調(diào)用其中的幾個(gè)方法苍柏，如果每次調(diào)用都在所有的方法列表中查找一遍的話尼斧，那太費(fèi)勁了。Class Cache就是為了解決這個(gè)問題而誕生的试吁，當(dāng)你在一個(gè)個(gè)類的方法列表中找到了你要調(diào)用的方法棺棵，這個(gè)方法就會(huì)被放入Class Cache中，以便下次調(diào)用熄捍。objc_msgSend()在查找一個(gè)類的方法時(shí)也會(huì)優(yōu)先從Class Cache中找烛恤。這都建立在這個(gè)理論上：如果你調(diào)用了一個(gè)類的方法一次，那么之后你很有可能再調(diào)用這個(gè)方法余耽。知道了這點(diǎn)缚柏，我們來分析一下下面這段代碼發(fā)生了什么：

MyObject *obj = [[MyObject alloc] init];
 
@implementation MyObject
-(id)init {
    if(self = [super init]){
        [self setVarA:@”blah”];
    }
    return self;
}
@end

這段代碼是這樣執(zhí)行的：

1. [MyObject alloc]方法首先被執(zhí)行。MyObject類并沒有實(shí)現(xiàn)+alloc方法碟贾，所以我們在MyObject類中查找這個(gè)方法會(huì)找不到币喧。
2. 然后順著MyObject類的父類指針，在其父類NSObject中找到了+alloc方法袱耽。+alloc方法檢查到消息的接受者是MyObject類杀餐，會(huì)根據(jù)類的大小分配一塊內(nèi)存區(qū)域，使其isa指針指向MyObject類朱巨，并把+alloc方法放入NSObject的Class Cache中史翘。于是我們就得到了一個(gè)MyObject類的實(shí)例對(duì)象。
3. 然后-init方法被執(zhí)行，MyObejct類實(shí)現(xiàn)了這個(gè)方法恶座，方法被執(zhí)行搀暑，然后被加入MyObject的Class Cache。
4. 然后是self = [super init],super是一個(gè)關(guān)鍵字跨琳，指向?qū)ο蟮母割愖缘悖跃褪钦{(diào)用NSObject的init方法。這是為了保證面向?qū)ο缶幊讨欣^承關(guān)系的正常運(yùn)行脉让，因?yàn)橹挥挟?dāng)父類初始化完成了它所有的成員變量之后桂敛，子類才能初始化自己的成員變量，或者重寫父類的成員變量溅潜。
   這是一個(gè)很簡單的過程术唬，方法里沒有執(zhí)行什么重要的任務(wù)，但是下面這個(gè)例子就不一樣的了：

#import < Foundation/Foundation.h>
 
@interface MyObject : NSObject
{
 NSString *aString;
}
 
@property(retain) NSString *aString;
 
@end
 
@implementation MyObject
 
-(id)init
{
 if (self = [super init]) {
  [self setAString:nil];
 }
 return self;
}
 
@synthesize aString;
 
@end
 
 
 
int main (int argc, const char * argv[]) {
    NSAutoreleasePool * pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init];
 
 id obj1 = [NSMutableArray alloc];
 id obj2 = [[NSMutableArray alloc] init];
  
 id obj3 = [NSArray alloc];
 id obj4 = [[NSArray alloc] initWithObjects:@"Hello",nil];
  
 NSLog(@"obj1 class is %@",NSStringFromClass([obj1 class]));
 NSLog(@"obj2 class is %@",NSStringFromClass([obj2 class]));
  
 NSLog(@"obj3 class is %@",NSStringFromClass([obj3 class]));
 NSLog(@"obj4 class is %@",NSStringFromClass([obj4 class]));
  
 id obj5 = [MyObject alloc];
 id obj6 = [[MyObject alloc] init];
  
 NSLog(@"obj5 class is %@",NSStringFromClass([obj5 class]));
 NSLog(@"obj6 class is %@",NSStringFromClass([obj6 class]));
  
 [pool drain];
    return 0;
}

如果你是一個(gè)初學(xué)者滚澜，你猜測的輸出結(jié)果可能會(huì)像這樣：

NSMutableArray
NSMutableArray 
NSArray
NSArray
MyObject
MyObject

但是實(shí)際上粗仓，輸出結(jié)果如下：

obj1 class is __NSPlaceholderArray
obj2 class is NSCFArray
obj3 class is __NSPlaceholderArray
obj4 class is NSCFArray
obj5 class is MyObject
obj6 class is MyObject

這是因?yàn)樵贠bjC中允許+alloc方法返回一個(gè)類的對(duì)象，-init方法返回另一個(gè)類的對(duì)象设捐。

那么objc_msgSend中究竟發(fā)生了什么借浊？

在objc_msgSend確實(shí)發(fā)什么了很多事情，假如我們有這樣一段代碼：

[self printMessageWithString:@"Hello World!"];

它會(huì)被編譯器翻譯成這樣：

objc_msgSend(self,@selector(printMessageWithString:),@"Hello World!");

這個(gè)方法根據(jù)self對(duì)象的isa指針去查找這個(gè)對(duì)象的類或者父類能否響應(yīng)這個(gè)方法@selector(printMessageWithString:)萝招。假如在類的方法列表或者Class Cache中找到了該方法蚂斤，就根據(jù)方法的函數(shù)指針找到函數(shù)的實(shí)現(xiàn)并執(zhí)行它。但是objc_msgSend()并不會(huì)返回槐沼，它被執(zhí)行后就會(huì)根據(jù)指針找到響應(yīng)方法并執(zhí)行儿倒，方法返回了看起來就像是objc_msgSend()返回了炉奴。關(guān)于這個(gè)過程， Bill Bumgarner 在Part1，Part2森篷，Part3中進(jìn)行了詳細(xì)的講解卢未。大概意思就是:

1. 檢查是否有可以忽略的方法堂飞，比如在垃圾回收的環(huán)境下我們可以忽略-retain悔叽，-release等方法。
2. 檢查目標(biāo)對(duì)象是否為nil周蹭。不像其他語言趋艘，在ObjectC中給一個(gè)nil對(duì)象發(fā)消息是完全可以的，并有時(shí)你會(huì)因?yàn)槟承┰蛳Ｍ@么去做凶朗，假設(shè)我們有一個(gè)非nil的目標(biāo)對(duì)象瓷胧，然后我們繼續(xù)...
3. 然后我們需要在目標(biāo)類中查找IMP，首先在類的Class Cache中查找棚愤，如果找到了就順著指針找到要執(zhí)行的方法搓萧。
4. 如果在Class Cache中沒有找到IMP杂数，那么就到類的方法列表中查找，如果找到了就跳到對(duì)應(yīng)方法執(zhí)行瘸洛。
5. 如果上面2個(gè)地方都沒有找到IMP揍移，那么就啟動(dòng)消息轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制，這就意味著反肋，你的方法會(huì)被編譯器轉(zhuǎn)換成C函數(shù)那伐。比如你的方法是下面這個(gè)：

-(int)doComputeWithNum:(int)aNum 

將會(huì)被轉(zhuǎn)換成這樣：

int aClass_doComputeWithNum(aClass *self,SEL _cmd,int aNum) 

ObjC runtime通過調(diào)用函數(shù)指針來調(diào)用這些方法，你不能直接調(diào)用這些轉(zhuǎn)換后的方法石蔗，但是Cocoa框架提供了一個(gè)方法去獲得方法的指針

 //declare C function pointer
 int (computeNum *)(id,SEL,int);
 
 //methodForSelector is COCOA & not ObjC Runtime
 //gets the same function pointer objc_msgSend gets
 computeNum = (int (*)(id,SEL,int))[target    methodForSelector:@selector(doComputeWithNum:)];
 
 //execute the C function pointer returned by the runtime
 computeNum(obj,@selector(doComputeWithNum:),aNum); 

通過這種方式罕邀，你可以直接在runtime時(shí)調(diào)用某個(gè)方法。如果你想確保某個(gè)方法一定會(huì)執(zhí)行养距，你甚至可以用這種方式繞過runtime的動(dòng)態(tài)特性诉探。在ObjC中也是這么調(diào)用方法的，只不過用的是objc_msgSend()棍厌。

ObjC消息轉(zhuǎn)發(fā)

在ObjC中肾胯，允許發(fā)消息給一個(gè)不能響應(yīng)該消息的對(duì)象（有可能是蘋果故意這么設(shè)計(jì)的）。蘋果在他的文檔中給出的理由是為了模擬實(shí)現(xiàn)多重繼承機(jī)制（ObjC原生是不支持這種機(jī)制的）耘纱，或者你希望把你的設(shè)計(jì)抽象化敬肚，把具體的實(shí)現(xiàn)隱藏起來。消息轉(zhuǎn)發(fā)是runtime一個(gè)非常重要的能力揣炕。它的工作方式大概是這樣：

1. runtime在你的類及其父類的的Class Cache和方法分發(fā)表中都沒有找到目標(biāo)方法。
2. 然后runtime將會(huì)調(diào)用你的類的+ (BOOL) resolveInstanceMethod:(SEL)aSEL方法东跪。這就給了你一個(gè)機(jī)會(huì)去提供一個(gè)方法的實(shí)現(xiàn)并告訴runtime這個(gè)方法是可用的畸陡，如果runtime開始查找方法就可以找到你提供的這個(gè)方法。你可以這樣做虽填，定義一個(gè)方法：

void fooMethod(id obj, SEL _cmd)
{
 NSLog(@"Doing Foo");
}

用class_addMethod()將其添加到類的方法列表中

+(BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)aSEL
{
    if(aSEL == @selector(doFoo:)){
        class_addMethod([self class],aSEL,(IMP)fooMethod,"v@:");
        return YES;
    }
    return [super resolveInstanceMethod];
}

class_addMethod()最后一個(gè)參數(shù)"v@:"是前面指定方法的返回值和參數(shù)丁恭。你可以在這篇文檔中查看這個(gè)參數(shù)可以放哪些值。

3. 如果第2步?jīng)]能解決問題斋日，那么runtime將會(huì)調(diào)用- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector方法牲览，這就再次給了我們機(jī)會(huì)去告訴runtime將消息轉(zhuǎn)發(fā)給另一個(gè)對(duì)象來處理。最好在這一步之前對(duì)消息做處理恶守，因?yàn)橄乱徊降拈_銷較大第献，你可以這么做：

 - (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector
{
    if(aSelector == @selector(mysteriousMethod:)){
        return alternateObject;
    }
    return [super forwardingTargetForSelector:aSelector];
}

當(dāng)然你不能在這個(gè)方法中返回self，因?yàn)檫@樣會(huì)造成死循環(huán)兔港。

4. 如果在上一步時(shí)沒做處理庸毫，那么runtime將會(huì)調(diào)用- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation最后一次嘗試給目標(biāo)對(duì)象發(fā)送消息。NSInvocation本質(zhì)上是一條ObjC消息封裝成的對(duì)象衫樊，只要你拿到了一個(gè)NSInvocation飒赃，你就可以改變一條消息的任何值利花，比如目標(biāo)對(duì)象，方法選擇器或者參數(shù)等等载佳，你可以想這樣做：

-(void)forwardInvocation:(NSInvocation *)invocation
{
    SEL invSEL = invocation.selector;
 
    if([altObject respondsToSelector:invSEL]) {
        [invocation invokeWithTarget:altObject];
    } else {
        [self doesNotRecognizeSelector:invSEL];
    }
}

如果你的類是繼承自NSObject炒事，那么它的- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation方法的默認(rèn)實(shí)現(xiàn)只是簡單的調(diào)用了-doesNotRecognizeSelector:方法，如果你想最后一次對(duì)這條消息做處理蔫慧，可以重寫這個(gè)方法挠乳。

健壯的實(shí)例變量（Modern Runtime）

我們最近在現(xiàn)代runtime中得到的是健壯實(shí)例變量（Non Fragile ivars）的概念。編譯時(shí)藕漱，我們定義的變量是以在類中的偏移地址訪問的欲侮，而且這些工作編譯器能自動(dòng)幫我們完成，這牽扯到底層的細(xì)節(jié)肋联，大致類似于：先得到一個(gè)指針指向創(chuàng)建的對(duì)象威蕉，然后基于該對(duì)象的起始地址，再根據(jù)變量的偏移地址我們就可以訪問到變量橄仍，最后根據(jù)變量的類型確定變量所占的內(nèi)存空間韧涨，所以編譯后變量的輸出形式（ivar layout）類似于下邊的表格，左邊一列數(shù)字代表偏移地址：

我們再NSObject類中有一些變量侮繁，然后我們創(chuàng)建一個(gè)類繼承它虑粥，并在這個(gè)類中添加一些新的成員變量。這樣做是沒問題的宪哩，直到蘋果發(fā)布了Mac OS X 10.x娩贷，就發(fā)生了下面的情況：

變量的的布局和非健壯變量情況下是一樣的盆昙，所以父類和子類中也會(huì)有重疊覆蓋的成員變量羽历，但是當(dāng)runtime檢測到有覆蓋的變量時(shí)，它會(huì)調(diào)整子類中新增變量的位置淡喜，使得其不被覆蓋窄陡。

ObjC關(guān)聯(lián)對(duì)象

關(guān)聯(lián)引用（Associated References）是最近被引入 Mac OS X 10.6的一項(xiàng)特性。與某些其他語言不同拆火，ObjC不支持動(dòng)態(tài)的給一個(gè)類添加變量跳夭。之前在ObjC中你想"假裝"給一個(gè)類動(dòng)態(tài)的添加變量是需要花很多功夫的涂圆，關(guān)聯(lián)引用的引入就是為了解決這個(gè)問題，如果你想給任何一個(gè)已經(jīng)存在的類添加變量你可以這樣做币叹，比如NSView:

#import < Cocoa/Cocoa.h> //Cocoa
#include < objc/runtime.h> //objc runtime api’s
 
@interface NSView (CustomAdditions)
@property(retain) NSImage *customImage;
@end
 
@implementation NSView (CustomAdditions)
 
static char img_key; //has a unique address (identifier)
 
-(NSImage *)customImage
{
    return objc_getAssociatedObject(self,&img_key);
}
 
-(void)setCustomImage:(NSImage *)image
{
    objc_setAssociatedObject(self,&img_key,image,
                             OBJC_ASSOCIATION_RETAIN);
}
 
@end

你可以在runtime.h頭文件中查看怎么存儲(chǔ)通過objc_setAssociatedObject()方法設(shè)置的變量润歉。

/* Associated Object support. */
 
/* objc_setAssociatedObject() options */
enum {
    OBJC_ASSOCIATION_ASSIGN = 0,
    OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC = 1,
    OBJC_ASSOCIATION_COPY_NONATOMIC = 3,
    OBJC_ASSOCIATION_RETAIN = 01401,
    OBJC_ASSOCIATION_COPY = 01403
}; 

這和你用@property設(shè)置變量時(shí)的做法是一樣的。

Hybrid vTable Dispatch

如果你看過現(xiàn)代runtime的源碼你可能會(huì)遇到下面這一段話(在 objc-runtime-new.m中)

/***********************************************************************
* vtable dispatch
* 
* Every class gets a vtable pointer. The vtable is an array of IMPs.
* The selectors represented in the vtable are the same for all classes
*   (i.e. no class has a bigger or smaller vtable).
* Each vtable index has an associated trampoline which dispatches to 
*   the IMP at that index for the receiver class's vtable (after 
*   checking for NULL). Dispatch fixup uses these trampolines instead 
*   of objc_msgSend.
* Fragility: The vtable size and list of selectors is chosen at launch 
*   time. No compiler-generated code depends on any particular vtable 
*   configuration, or even the use of vtable dispatch at all.
* Memory size: If a class's vtable is identical to its superclass's 
*   (i.e. the class overrides none of the vtable selectors), then 
*   the class points directly to its superclass's vtable. This means 
*   selectors to be included in the vtable should be chosen so they are 
*   (1) frequently called, but (2) not too frequently overridden. In 
*   particular, -dealloc is a bad choice.
* Forwarding: If a class doesn't implement some vtable selector, that 
*   selector's IMP is set to objc_msgSend in that class's vtable.
* +initialize: Each class keeps the default vtable (which always 
*   redirects to objc_msgSend) until its +initialize is completed.
*   Otherwise, the first message to a class could be a vtable dispatch, 
*   and the vtable trampoline doesn't include +initialize checking.
* Changes: Categories, addMethod, and setImplementation all force vtable 
*   reconstruction for the class and all of its subclasses, if the 
*   vtable selectors are affected.
**********************************************************************/

大概的意思就是颈抚，runtime會(huì)試著把最常調(diào)用的那些方法放在這個(gè)vtable中踩衩，這樣會(huì)加速你app的運(yùn)行速度，因?yàn)檎{(diào)用在這個(gè)表中的方法用的指令比objc_msgSend少贩汉。這個(gè)vtable表由全局16個(gè)最常調(diào)用的方法組成驱富，再往下看，你能看到自動(dòng)垃圾回收和沒有自動(dòng)垃圾回收環(huán)境下的默認(rèn)方法：

static const char * const defaultVtable[] = {
    "allocWithZone:", 
    "alloc", 
    "class", 
    "self", 
    "isKindOfClass:", 
    "respondsToSelector:", 
    "isFlipped", 
    "length", 
    "objectForKey:", 
    "count", 
    "objectAtIndex:", 
    "isEqualToString:", 
    "isEqual:", 
    "retain", 
    "release", 
    "autorelease", 
};
static const char * const defaultVtableGC[] = {
    "allocWithZone:", 
    "alloc", 
    "class", 
    "self", 
    "isKindOfClass:", 
    "respondsToSelector:", 
    "isFlipped", 
    "length", 
    "objectForKey:", 
    "count", 
    "objectAtIndex:", 
    "isEqualToString:", 
    "isEqual:", 
    "hash", 
    "addObject:", 
    "countByEnumeratingWithState:objects:count:", 
};

那你怎么知道你調(diào)用了這個(gè)vtable中的方法呢匹舞？調(diào)試的時(shí)候褐鸥，你能在方法調(diào)用棧中看到一些方法：

• objc_msgSend_fixup 代表你調(diào)用了一個(gè)正準(zhǔn)備加入vtable的方法
• objc_msgSend_fixedup 代表你調(diào)用的方法原先在vtable中，現(xiàn)在不在了
• objc_msgSend_vtable[0-15] 代表你調(diào)用了vtable中的某一個(gè)方法赐稽，后面的數(shù)字就是方法在table中的序號(hào)
  runtime可以隨意增加或者刪除vtable中的方法叫榕，所以一次運(yùn)行過程中objc_msgSend_vtable10對(duì)應(yīng)著-length方法，下一次運(yùn)行時(shí)就不一定了姊舵。

總結(jié)

希望你能喜歡這篇文章晰绎，這是我在Des Moines Cocoaheads演講時(shí)的內(nèi)容。ObjC runtime是一項(xiàng)浩大的工程括丁，它給我么你的Cocoa/ObjC應(yīng)用提供了動(dòng)力荞下，并且使很多強(qiáng)大的特性變成了可能。如果你還沒有看過蘋果的官方文檔 Objective-C Runtime Programming Guide史飞，Objective-C Runtime Reference尖昏，我希望你能看一遍。謝謝祸憋！