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當(dāng)人們初學(xué) Cocoa/Objective-C 時蜈彼，Objective-C Runtime 是被忽略的特性之一。原因是 Objective-C（這門語言）很容易在幾小時內(nèi)就熟悉总滩，新學(xué) Cocoa 的人花費他們大部分的時間學(xué)習(xí) Cocoa 框架和適應(yīng)它是如何工作的纲堵。然而每個人至少應(yīng)該知道一些 runtime 的工作細(xì)節(jié)，需要比知道編譯器會把 [target doMethodWith:var1];
轉(zhuǎn)換為 objc_msgSend(target,@selector(doMethodWith:),var1); 更深入一些闰渔。知道 Objective-C 正在做的會讓你更深入的理解 Objective-C 和你正在運行的 app席函。我認(rèn)為 Mac/iPhone 的開發(fā)者不管你現(xiàn)在是什么水平，都會有收獲的冈涧。

Objective-C Runtime 是開源的

Objective-C 是開源的茂附，任何時候你都能從 http://opensource.apple.com. 獲取。事實上查看 Objective-C 源碼是我理解它是如何工作的第一種方式督弓，在這個問題上要比讀蘋果的文檔要好营曼。你可以下載適合 Mac OS X 10.6.2 的 objc4-437.1.tar.gz。（譯注：最新objc4-551.1.tar.gz）

動態(tài) vs 靜態(tài)語言

Objective-C 是面相運行時的語言（runtime oriented language）愚隧，就是說它會盡可能的把編譯和鏈接時要執(zhí)行的邏輯延遲到運行時蒂阱。這就給了你很大的靈活性，你可以按需要把消息重定向給合適的對象奸攻，你甚 至可以交換方法的實現(xiàn)蒜危，等等（譯注：在 Objective-C 中調(diào)用一個對象的方法可以看成向一個對象發(fā)送消息, Method Swizzling 具體實現(xiàn)可以參看 jrswizzle ）。這就需要使用 runtime睹耐，runtime 可以做對象自省查看他們正在做的和不能做的（don't respond to）并且合適的分發(fā)消息（譯注：感興趣的同學(xué)可以查看 NSObject 類的– forwardingTargetForSelector: 和 – forwardInvocation: 方法辐赞。P.S. 不是 NSObject 協(xié)議！ ）硝训。如果我們和 C 這樣的語言對比响委。在 C 里，你從 main() 方法開始寫然后就是從上到下的寫邏輯了并按你寫代碼的順序執(zhí)行程序窖梁。一個 C 的結(jié)構(gòu)體不能轉(zhuǎn)發(fā)函數(shù)執(zhí)行請求到其他的目標(biāo)上（other targets）赘风。很可能你的程序是這樣的：

#include

int main(int argc, const char **argv[])

{
    printf("Hello World!");
    return 0;
}

編譯器解析，優(yōu)化然后把優(yōu)化后的代碼轉(zhuǎn)成匯編：

.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!"

然后鏈接庫并生成可執(zhí)行程序（譯注：如果你對 C 的編譯鏈接過程還不熟悉可以參看 Deep C and C++）纵刘。要和 Objective-C 對比的話邀窃，處理過程很相似，生成的代碼依賴于是否有 Objective-C Runtime 庫假哎。當(dāng)剛學(xué) Objective-C 時瞬捕，我們最先了解的(最簡單的那種)是 Objective-C 中用括號包起來的代碼像這樣…

[self doSomethingWithVar:var1];

被轉(zhuǎn)換為…

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

但除了這些鞍历，我們就不知道之后在運行時做了什么了。

Objective-C Runtime 是什么肪虎？

Objective-C 的 Runtime 是一個運行時庫（Runtime Library）劣砍，它是一個主要使用 C 和匯編寫的庫，為 C 添加了面相對象的能力并創(chuàng)造了 Objective-C扇救。這就是說它在類信息（Class information） 中被加載刑枝，完成所有的方法分發(fā)，方法轉(zhuǎn)發(fā)迅腔，等等装畅。Objective-C runtime 創(chuàng)建了所有需要的結(jié)構(gòu)體，讓 Objective-C 的面相對象編程變?yōu)榭赡堋?/p>

Objective-C Runtime 術(shù)語

更深入之前钾挟，咱們先了解點術(shù)語洁灵。Mac 和 iPhone 開發(fā)者關(guān)心的有兩個 runtime：Modern Runtime（現(xiàn)代的 Runtime） 和 Legacy Runtime（過時的 Runtime）。Modern Runtime：覆蓋所有 64 位的 Mac OS X 應(yīng)用和所有 iPhone OS 的應(yīng)用掺出。 Legacy Runtime: 覆蓋其他的所有應(yīng)用（所有 32 位的 Mac OS X 應(yīng)用） Method 有 2 種基本類型的方法徽千。Instance Method（實例方法）：以 ‘-’ 開始，比如 -(void)doFoo; 在對象實例上操作汤锨。Class Method（類方法）：以 ‘+’ 開始双抽，比如 +(id)alloc。方法（Methods）和 C 的函數(shù)很像闲礼，是一組代碼牍汹，執(zhí)行一個小的任務(wù)，如：

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

Selector 在 Objective-C 中 selector 只是一個 C 的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)柬泽，用于表示一個你想在一個對象上執(zhí)行的 Objective-C 方法慎菲。在 runtime 中的定義像這樣…

typedef struct objc_selector *SEL;

像這樣使用…

SEL aSel = @selector(movieTitle);

Message（消息）

[target getMovieTitleForObject:obj];

消息是方括號 ‘[]’ 中的那部分，由你要向其發(fā)送消息的對象（target）锨并，你想要在上面執(zhí)行的方法（method）還有你發(fā)送的參數(shù)（arguments）組成露该。 Objective-C 的消息和 C 函數(shù)調(diào)用是不同的。事實上第煮，你向一個對象發(fā)送消息并不意味著它會執(zhí)行它解幼。Object（對象）會檢查消息的發(fā)送者，基于這點再決定是執(zhí)行一個不同的方法還是轉(zhuǎn)發(fā)消息到另一個目標(biāo)對象上包警。Class 如果你查看一個類的runtime信息撵摆，你會看到這個…

typedef struct objc_class *Class;

typedef struct objc_object {

Class isa;

} *id;

這里有幾個事情。我們有一個 Objective-C 類的結(jié)構(gòu)體和一個對象的結(jié)構(gòu)體害晦。objc_object 只有一個指向類的 isa 指針特铝，就是我們說的術(shù)語“isa pointer”（isa 指針）。這個 isa 指針是當(dāng)你向?qū)ο蟀l(fā)送消息時，Objective-C Runtime 檢查一個對象并且查看它的類是什么然后開始查看它是否響應(yīng)這些 selectors 所需要的一切苟呐。最后我么看到了 id 指針痒芝。默認(rèn)情況下 id 指針除了告訴我們它們是 Objective-C 對象外沒有其他用了。當(dāng)你有一個 id 指針牵素，然后你就可以問這個對象是什么類的，看看它是否響應(yīng)一個方法澄者，等等笆呆，然后你就可以在知道這個指針指向的是什么對象后執(zhí)行更多的操作了。你可以在 LLVM/Clang 的文檔中的 Block 中看到

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)計為兼容 Objective-C 的 runtime粱挡，所以他們被作為對象對待赠幕，因此他們可以響應(yīng)消息，比如 -retain询筏，-release榕堰，-copy ，等等嫌套。IMP（方法實現(xiàn) Method Implementations）

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

IMP 是指向方法實現(xiàn)的函數(shù)指針逆屡，由編譯器為你生成。如果你新接觸 Objective-C 你現(xiàn)在不需要直接接觸這些踱讨，但是我們將會看到魏蔗，Objective-C runtime 將如何調(diào)用你的方法的。Objective-C Classes（Objective-C 類） 那么什么是 Objective-C 類痹筛？在 Objective-C 中的一個類實現(xiàn)看起來像這樣：

@interface MyClass : NSObject {

// vars

NSInteger counter;

}

// methods

-(void)doFoo;

@end

但是 runtime 不只要追蹤這些

#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_*protocols          OBJC2_UNAVAILABLE;

#endif

我們可以看到莺治，一個類有其父類的引用，它的名字帚稠，實例變量谣旁，方法，緩存還有它遵循的協(xié)議滋早。runtime 在響應(yīng)類或?qū)嵗姆椒〞r需要這些信息榄审。

那么 Class 定義的是對象還是對象本身？它是如何實現(xiàn)的 （譯注：讀者需要區(qū)分 Class 和 class 是不同的馆衔，正如 Nil 和 nil 的用途是不同的）

是的瘟判，之前我說過 Objective-C 類也是對象，runtime 通過創(chuàng)建 Meta Classes 來處理這些角溃。當(dāng)你發(fā)送一個消息像這樣 [NSObject alloc] 你正在向類對象發(fā)送一個消息拷获，這個類對象需要是 MetaClass 的實例，MetaClass 也是 root meta class 的實例减细。當(dāng)你說繼承自 NSObject 時匆瓜，你的類指向 NSObject 作為自己的 superclass。然而，所有的 meta class 指向 root metaclass 作為自己的 superclass驮吱。所有的 meta class 只是簡單的有一個自己響應(yīng)的方法列表茧妒。所以當(dāng)你向一個類對象發(fā)送消息如 [NSObject alloc]，然后實際上 objc_msgSend() 會檢查 meta class 看看它是否響應(yīng)這個方法左冬，如果他找到了一個方法桐筏，就在這個 Class 對象上執(zhí)行（譯注：class 是一個實例對象的類型，Class 是一個類（class）的類型拇砰。對于完全的 OO 來說梅忌，類也是個對象，類是類類型(MetaClass)的實例除破，所以類的類型描述就是 meta class）牧氮。

為什么我們繼承自蘋果的類

從你開始 Cocoa 開發(fā)時，那些教程就說如繼承自 NSObject 然后開始寫一些代碼瑰枫，你享受了很多繼承自蘋果的類所帶來的便利踱葛。有一件事你從未意識到的是你的對象被設(shè)置為使用 Objective-C 的 runtime。當(dāng)我們?yōu)槲覀兊念惖囊粋€實例分配了內(nèi)存光坝，像這樣…

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

最先執(zhí)行的消息是 +alloc尸诽。如果你查看下文檔， 它說“新的實例對象的 isa 實例變量被初始化為指向一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)教馆，那個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)描述了這個類逊谋；其他的實例變量被初始化為 0⊥疗蹋”所以繼承自蘋果的類不僅僅是繼承了一些重要的屬性胶滋，也繼承了能在內(nèi)存中輕松分配內(nèi)存的能力和在內(nèi)存中創(chuàng)建滿足 runtime 期望的對象結(jié)構(gòu)（設(shè)置 isa 指針指向我們的類）。

那么 Class Cache 是什么悲敷？（objc_cache *cache）

當(dāng) Objective-C runtime 沿著一個對象的 isa 指針檢查時究恤，它會發(fā)現(xiàn)一個對象實現(xiàn)了許多的方法。然而你可能只調(diào)用其中一小部分的方法后德，也沒有意義每次檢查時搜索這個類的分發(fā)表（dispatch table）中的所有 selector部宿。所以這個類實現(xiàn)了一個緩存，當(dāng)你搜索一個類的分發(fā)表瓢湃，并找到合適的 selector 后理张，就會把它放進(jìn)緩存中。所以當(dāng) objc_msgSend() 在一個類中查找 selector 時會先查找類緩存绵患。有個理論是雾叭，當(dāng)你在一個類上調(diào)用了一個消息，你很可能之后還會調(diào)用它落蝙。所以如果我們考慮到這點织狐，就意味著當(dāng)我們有個子類繼承自 NSObject 叫做 MyObject 并且運行了以下的代碼

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

@implementation MyObject

- (id)init
 {
  if(self = [super init]) 
  {
    [self setVarA:@”blah”];
  }
  return self;
}

@end

發(fā)生了以下的事：

(1) [MyObject alloc] 首先被執(zhí)行暂幼。MyObject 沒有實現(xiàn) alloc 方法，所以我們不能在這個類中找到 +alloc 方法移迫，然后沿著 superclass 指針會指向 NSObject旺嬉。

(2) 我們詢問 NSObject 是否響應(yīng) +alloc 方法，它可以厨埋。+alloc 檢查消息的接收者類邪媳，是 MyObject，然后分配一塊和我們的類同樣大小的內(nèi)存空間荡陷，并初始化它的 isa 指針指向 MyObject 類悲酷，我們現(xiàn)在有了一個實例對象，最終把類對象的 +alloc 方法加入 NSObject 的類緩存（class cache）中（lastly we put +alloc in NSObject's class cache for the class object ）亲善。

(3) 到現(xiàn)在為止，我們發(fā)送了一個類消息逗柴，但是現(xiàn)在我們發(fā)送一個實例消息蛹头，只是簡單的調(diào)用 -init 或者我們設(shè)計的初始化方法。當(dāng)然戏溺，我們的類會響應(yīng)這個方法渣蜗，所以 -(id)init 加入到緩存中。（譯注：要是 MyObject 實現(xiàn)了 init 方法旷祸，就會把 init 方法加入到 MyObject 的 class cache 中耕拷，要是沒有實現(xiàn)，只是因為繼承才有了這個方法托享，init 方法還是會加入到 NSObject 的 class cache 中）骚烧。

(4) 然后 self = [super init] 被調(diào)用。super 是個 magic keyword闰围，指向?qū)ο蟮母割愒甙恚晕覀兊玫搅?NSObject 并調(diào)用它的的 init 方法。這樣可以確保 OOP（面相對象編程） 的繼承功能正常羡榴，這個方法可以正確的初始化父類的變量碧查，之后你（在子類中）可以初始化自己的變量，如果需要可以覆蓋父類的方法校仑。在 NSObject 的例子中忠售，沒什么重要的要做，但并不總是這樣迄沫。有時要做些重要的初始化稻扬。比如…

#import

@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;
}

現(xiàn)在如果你新接觸 Cocoa ，我讓你猜會會輸出什么邢滑，你可能會說

NSMutableArray

NSMutableArray

NSArray

NSArray

MyObject

MyObject

但是腐螟，實際上是

obj1 class is __NSPlaceholderArray

obj2 class is NSCFArray

obj3 class is __NSPlaceholderArray

obj4 class is NSCFArray

obj5 class is MyObject

obj6 class is MyObject

這是因為在 Objective-C 中 +alloc 方法可能會返回某個類的對象愿汰，然后在 -init 中返回另一個類的對象。

（譯注：感興趣的同學(xué)可以看下這兩篇文章：Class Clusters, Make Your Own Abstract Factory Class Cluster in Objective-C, 第二篇文章需要自備小梯子乐纸。)

那么在 objc_msgSend 中發(fā)生了什么衬廷？

事實上在 objc_msgSend() 中發(fā)生了許多事兒。假設(shè)我們有這樣的代碼…

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

它實際上會被編譯器翻譯為…

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

我們沿著目標(biāo)對象的 isa 指針查找汽绢，看看是否這個對象響應(yīng) @selector(printMessageWithString:) selector吗跋。假設(shè)我們在類的分發(fā)表或者緩存中找到了這個 selector，我們沿著函數(shù)指針并且執(zhí)行它宁昭。這樣 objcmsgSend() 就永遠(yuǎn)不會返回跌宛，它開始執(zhí)行，然后沿著指向方法的指針积仗，然后你的方法返回疆拘，這樣看起來 objcmsgSend() 方法返回了。Bill Bumgarner 比我講了更多 objc_msgSend() 的細(xì)節(jié)（部分1寂曹，部分2 和 部分3）哎迄。

概括下他說的，并且你已經(jīng)看過了 Objective-C 的 runtime 代碼…

檢查忽略的 Selector 和短路（Short Circut）—— 顯然隆圆，如果我們運行在垃圾回收機(jī)制下漱挚，我們可以忽略調(diào)用 -retain, -release, 等等。

檢查 nil 對象（target）渺氧。和其他的語言不一樣的是旨涝，在 Objective-C 中向 nil 發(fā)送消息是完全合法的，并且有些原因下你會愿意這么做的侣背。假設(shè)我們有個非 nil 的對象白华，然后我們繼續(xù)…

然后我們需要在這個類上找到 IMP，所以我們先從 class cache 中找起秃踩，如果找到了就沿著指針跳到這個函數(shù)衬鱼。

如果沒有在緩存中找到 IMP，然后去查找類的分發(fā)表憔杨，如果找到了鸟赫，就沿著指針跳到這個函數(shù)。

如果 IMP 沒有在緩存和類的分發(fā)表中找到消别，然后我們跳到轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制抛蚤。這意味著最終你的代碼被編譯器轉(zhuǎn)換為 C 函數(shù)。你寫的方法會像這樣…

-(int)doComputeWithNum:(int)aNum

會被翻譯為…

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

Objective-C Runtime 通過調(diào)用（invoking）指向這些方法的函數(shù)指針調(diào)用你的方法（call your methods）⊙翱瘢現(xiàn)在妒潭，我要說的是冰寻，你不能直接調(diào)用這些被翻譯的方法毯盈，但是 Cocoa 框架提供了獲得函數(shù)指針的方法…

//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);

通過這種方法，你可以直接訪問這個函數(shù)樊拓，并且可以在運行時直接調(diào)用，甚至可以使用這個避開 runtime 的動態(tài)特性塘慕，如果你絕對需要確保一個方法被執(zhí)行筋夏。Objective-C 就是用這種途徑去調(diào)用你的方法的，但是使用的是 objc_msgSend()图呢。

Objective-C 消息轉(zhuǎn)發(fā)

在 Objective-C 中向一個不知道如何響應(yīng)這個方法的對象發(fā)送消息是完全合法的（甚至可能是一種潛在的設(shè)計決定）条篷。蘋果的文檔中給出的一個原因是模擬多繼 承，Objective-C 不是原生支持的蛤织，或者你可能只是想抽象你的設(shè)計并且隱藏幕后處理這些消息的其他對象/類赴叹。這一點是 runtime 非常需要的。它是這樣做的 1. Runtime 檢查了你的類和所有父類的 class cache 和分發(fā)表指蚜，但是沒找到指定的方法乞巧。2. Objective_C 的 Runtime 會在你的類上調(diào)用 + (BOOL) resolveInstanceMethod:(SEL)aSEL。 這就給了你一個機(jī)會去提供一個方法實現(xiàn)并且告訴 runtime 你已經(jīng)解析了這個方法摊鸡，如果它開始查找摊欠，這回就會找到這個方法。你可以像這樣實現(xiàn)…定義一個函數(shù)…

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

然后你可以像這樣使用 class_addMethod() 解析它…

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

在 class_addMethod() 最后一部分的 "v@:" 是方法的返回和參數(shù)類型柱宦。你可以在 Runtime Guide 的 Type Encoding 章節(jié)看到完整介紹。 3. Runtime 然后調(diào)用 – (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector播瞳。這樣做是為了給你一次機(jī)會（因為我們不能解析這個方法 （參見上面的 #2））引導(dǎo) Objective-C runtime 到另一個可以響應(yīng)這個消息的對象上掸刊，在花費昂貴的處理過程調(diào)用 – (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation 之前調(diào)用這個方法也是更好的。你可以像這樣實現(xiàn)

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

顯然你不想從這個方法直接返回 self赢乓，否則可能會產(chǎn)生一個死循環(huán)忧侧。 4. Runtime 最后一次會嘗試在目標(biāo)對象上調(diào)用 – (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation。如果你從沒看過 NSInvocation牌芋，它是 Objective-C 消息的對象形式蚓炬。一旦你有了一個 NSInvocation 你可以改變這個消息的一切，包括目標(biāo)對象躺屁，selector 和參數(shù)肯夏。所以你可以這樣做…

-(void)forwardInvocation:(NSInvocation *)invocation
{
    SEL invSEL = invocation.selector;

    if([altObject respondsToSelector:invSEL]) 
    {
      [invocation invokeWithTarget:altObject];
    }
    else
    {
      [self doesNotRecognizeSelector:invSEL];
    }
}

如果你繼承自 NSObject，默認(rèn)它的 – (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation實現(xiàn)只是簡單的調(diào)用 -doesNotRecognizeSelector:犀暑，你可以在最后一次機(jī)會里覆蓋這個方法去做一些事情驯击。（譯注：對這塊內(nèi)容有興趣的同學(xué)可以參見：http://www.cnblogs.com/biosli/p/NSObjectinherit2.html）

Non Fragile ivars（Modern Runtime）（非脆弱的 ivar）

我們最近在 Modern Runtime 里得到的是 Non Fragile ivars 的概念。當(dāng)編譯你的類時耐亏，編譯器生成了一個 ivar 布局徊都，顯示了在你的類中從哪可以訪問你的 ivars，獲取指向你的對象的指針广辰，查看 ivar 與對象起始字節(jié)的偏移關(guān)系暇矫，和獲取讀入的變量類型的總共字節(jié)大小等一些底層的細(xì)節(jié)主之。所以你的 ivar 布局可能看起來像這樣，左側(cè)的數(shù)字是字節(jié)偏移量李根。

我們有了 NSObject 的 ivar 布局槽奕，然后我們繼承自 NSObject 去擴(kuò)展它并且添加了我們自己的 ivars。在蘋果發(fā)布更新前這都工作的很好朱巨，但是 Mac OS X 10.6 發(fā)布后史翘，就成了這樣

你的自定義對象被剔除了因為我們有了一個重疊的父類。唯一可以防止這個的辦法是如果蘋果堅持之前的布局冀续，如果他們這么做了琼讽，那么他們的框架就不能改進(jìn)，因 為他們的 ivar 布局被凍住了洪唐。在 fragile ivar 下你不得不重新編譯你繼承自蘋果類的類來恢復(fù)兼容性钻蹬。所以在非 fragile ivar 時，會發(fā)生生么凭需？

使用非 fragile ivars 時问欠，編譯器生成和 fragile ivars 相同的 ivar 布局。然而當(dāng) runtime 檢測到一個重疊的超類時粒蜈，它調(diào)整你在這個類中新增的 ivar 的偏移量顺献，這樣在子類中新增加的那部分就顯示出來了。

Objective-C 關(guān)聯(lián)對象

最近在 Mac OS X 10.6 雪豹 中新引入了關(guān)聯(lián)引用枯怖。Objective-C 不能動態(tài)的添加一些屬性到對象上注整，和其他的一些原生支持這點的語言不一樣。所以之前你都不得不努力為未來要增加的變量預(yù)留好空間度硝。在 Mac OS X 10.6 中肿轨，Objective-C 的 Runtime 已經(jīng)原生的支持這個功能了。如果我們想向一個已有的類添加變量蕊程，看起來像這樣…

#import  //Cocoa

#include  //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

objc_setAssociatedObject() 的選項椒袍，你可以在 runtime.h 文件中找到。

/* 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

};

這些和 @property 語法中的選項意思一樣藻茂。

混和的 vTable Dispatch

如果你看過 modern runtime 的代碼驹暑，你會發(fā)現(xiàn)這個（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.

**********************************************************************/

背后的思想是，runtime 嘗試在這個 vtable 中存儲最近被調(diào)用的 selectors辨赐，這樣就可以提升你的應(yīng)用的速度岗钩，因為它使用了比 objc_msgSend 更少的指令（fewer instructions）。vtable 中保存 16 個全局最經(jīng)常調(diào)用的 selectors肖油，事實上順著代碼往下看你可以發(fā)現(xiàn)垃圾回收和非垃圾回收類型程序的默認(rèn) selectors ：

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:",

};

你可以在調(diào)試時從堆棧追蹤里找到其中的method兼吓，可以像objc_msgSend()一樣將它們用于調(diào)試。

總結(jié)

Objective-C Runtime是非常優(yōu)秀的作品森枪，它為支撐我們的Cocoa/Objective-C app以及眾多的優(yōu)秀特性做了大量工作视搏。你可以查看蘋果官方文檔來繼續(xù)深入了解（Objective-C Runtime Programming Guide审孽、Objective-C Runtime Reference）。