一、什么是isa
我們首先先貼一下NSObjec的源碼：
@interface NSObject <NSObject> {
Class isa OBJC_ISA_AVAILABILITY;
}
通過(guò)上面這段源碼可以看出炼列，每個(gè)對(duì)象中都最少含有一個(gè)成員變量--isa只搁。
我們?cè)诓榭匆幌骂惡蛯?duì)象的底層定義：
typedef struct objc_class *Class;
typedef struct objc_object *id;
struct objc_class : objc_object {
// Class ISA;
Class superclass;
cache_t cache; // formerly cache pointer and vtable
class_data_bits_t bits; // class_rw_t * plus custom rr/alloc flags
...
}
對(duì)象在底層的實(shí)現(xiàn)中，是一個(gè)ocjc_object結(jié)構(gòu)體俭尖。而類同樣也是一個(gè)結(jié)構(gòu)體氢惋，objc_class結(jié)構(gòu)體繼承了objc_object，所以類中也會(huì)含有一個(gè)isa稽犁，它會(huì)指向元類（metaclass）焰望。
我們?cè)诓榭磑bjc_object結(jié)構(gòu)體：
struct objc_object {
private:
isa_t isa;
...
}
union isa_t {
isa_t() { }
isa_t(uintptr_t value) : bits(value) { }
Class cls;
uintptr_t bits;
#if defined(ISA_BITFIELD)
struct {
ISA_BITFIELD; // defined in isa.h
};
#endif
};
# define ISA_BITFIELD \
uintptr_t nonpointer : 1; \
uintptr_t has_assoc : 1; \
uintptr_t has_cxx_dtor : 1; \
uintptr_t shiftcls : 33; /*MACH_VM_MAX_ADDRESS 0x1000000000*/ \
uintptr_t magic : 6; \
uintptr_t weakly_referenced : 1; \
uintptr_t deallocating : 1; \
uintptr_t has_sidetable_rc : 1; \
uintptr_t extra_rc : 19
發(fā)現(xiàn)isa其實(shí)是一個(gè)聯(lián)合體(union)并通過(guò)位域來(lái)進(jìn)行值的存儲(chǔ)。通過(guò)struct中定義的各個(gè)屬性值的占位來(lái)與bits進(jìn)行位運(yùn)算來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)的存取已亥。這樣可以有更好效率熊赖。
下面介紹一下各個(gè)屬性值含義：
1、nonpointer：表示是否對(duì) isa 指針開(kāi)啟指針優(yōu)化 虑椎。0代表純isa指針震鹉，1代表不止是類對(duì)象地址,isa 中包含了類信息、對(duì)象的引用計(jì)數(shù)等捆姜。
2传趾、has_assoc：關(guān)聯(lián)對(duì)象標(biāo)志位。0沒(méi)有1有
3泥技、has_cxx_dtor：該對(duì)象是否有 C++ 或者 Objc 的析構(gòu)器,如果有析構(gòu)函數(shù),則需要做析構(gòu)邏輯, 如果沒(méi)有,則可以更快的釋放對(duì)象
4浆兰、shiftcls：存儲(chǔ)類指針的值。開(kāi)啟指針優(yōu)化的情況下，在 arm64 架構(gòu)中有 33 位用來(lái)存儲(chǔ)類指針簸呈。
5宽涌、magic：用于調(diào)試器判斷當(dāng)前對(duì)象是真的對(duì)象還是沒(méi)有初始化的空間。
6蝶棋、weakly_referenced：標(biāo)志對(duì)象是否被指向或者曾經(jīng)指向一個(gè) ARC 的弱變量卸亮，沒(méi)有弱引用的對(duì)象可以更快釋放。
7玩裙、deallocating：標(biāo)志對(duì)象是否正在釋放內(nèi)存兼贸。
8、has_sidetable_rc：當(dāng)對(duì)象引用技術(shù)大于 10 時(shí)吃溅，則需要借用該變量存儲(chǔ)進(jìn)位溶诞。
9、extra_rc：當(dāng)表示該對(duì)象的引用計(jì)數(shù)值决侈，實(shí)際上是引用計(jì)數(shù)值減 1螺垢， 例如，如果對(duì)象的引用計(jì)數(shù)為 10赖歌，那么 extra_rc 為 9枉圃。如果引用計(jì)數(shù)大于10 則需要使用到下面的 has_sidetable_rc
二庐冯、isa的創(chuàng)建
在objc_object結(jié)構(gòu)體中，提供了isa的創(chuàng)建方法：
objc_object::initIsa(Class cls, bool nonpointer, bool hasCxxDtor)
{
assert(!isTaggedPointer());
if (!nonpointer) {
isa.cls = cls;
} else {
assert(!DisableNonpointerIsa);
assert(!cls->instancesRequireRawIsa());
isa_t newisa(0);
#if SUPPORT_INDEXED_ISA
assert(cls->classArrayIndex() > 0);
newisa.bits = ISA_INDEX_MAGIC_VALUE;
newisa.has_cxx_dtor = hasCxxDtor;
newisa.indexcls = (uintptr_t)cls->classArrayIndex();
#else
newisa.bits = ISA_MAGIC_VALUE;
newisa.has_cxx_dtor = hasCxxDtor;
newisa.shiftcls = (uintptr_t)cls >> 3;
#endif
isa = newisa;
}
}
我們可以看到返劲，在創(chuàng)建的isa的過(guò)程中栖茉，會(huì)將class賦值給shiftcls。這樣就通過(guò)isa建立起來(lái)了對(duì)象和類的綁定關(guān)系吕漂，obj <->isa<->class。
關(guān)于綁定關(guān)系的驗(yàn)證弃榨，我們可以通過(guò)如下代碼來(lái)進(jìn)行驗(yàn)證：
//創(chuàng)建一個(gè)對(duì)象梨睁，并設(shè)置斷點(diǎn)來(lái)進(jìn)行控制打印
Person *person = [Person alloc];
//控制臺(tái)打印如下：
//打印出對(duì)象呈昔，并得到isa地址0x001d800100001131
(lldb) x/4gx person
0x101f04da0: 0x001d800100001131 0x0000000000000000
0x101f04db0: 0x62726143534e5b2d 0x776f646e69576e6f
//打印Person類
(lldb) p/x Person.class
(Class) $2 = 0x0000000100001130 Person
//將isa的bits與ISA_MASK掩碼進(jìn)行與運(yùn)算乳怎，并打印享钞，可得到shiftcls的值，即類信息
(lldb) p/x 0x001d800100001131 & 0x0000000ffffffff8ULL
(unsigned long long) $3 = 0x0000000100001130
//$2與$3的值相同资盅，即對(duì)象的isa中存儲(chǔ)了對(duì)象的類型信息，使他們建立起了連接
三肺魁、isa指向分析
每個(gè)實(shí)例對(duì)象有個(gè)isa的指針,它指向?qū)ο蟮念惗炀鳦lass里也有個(gè)isa的指針, 指向元類(meteClass)。對(duì)象的isa指向了類瘾晃，類的isa指向了元類幻妓，元類的isa指向了根元類（rootclass meta），根元類又指向了它自身肉津，這樣就形成了一個(gè)isa指向的閉環(huán)。
