為了充分介紹Objecive-C語言中RunTime機制复罐，使讀者對RunTime機制有一個清晰的了解。本文將從以下幾個部分來介紹相關(guān)知識：
- 第一部分將介紹Objecive-C語言的基本特性善绎。
- 第二部分將介紹Objecive-C類對象與isa指針的本質(zhì)。
- 第三部分將介紹RunTime整個流程。
- 第四部分將介紹RunTime的常見應(yīng)用場合。
第一部 Objecive-C語言基本特性
Objecive-C(以下簡稱OC)是一種采用消息結(jié)構(gòu)阔逼、面向運行時、動態(tài)的面向?qū)ο蟮恼Z言地沮。其運行時所執(zhí)行的代碼由運行環(huán)境來決定嗜浮。它本質(zhì)上是C的超集。
OC中重要的工作由“運行期組建”（runtime component）而非編譯器完成摩疑。
備注：一般來說面向?qū)ο蟮恼Z言有兩種實現(xiàn)形式：一種是消息結(jié)構(gòu)危融，另一種是采用函數(shù)調(diào)用。它們兩者的區(qū)別在于雷袋。后者運行時所執(zhí)行的代碼由編譯器決定吉殃，也就是說采用函數(shù)調(diào)用的語言在編譯期編譯器就會查找出運行是代碼所執(zhí)行的方法。采用消息結(jié)構(gòu)（Objecive-C）語言只有在運行時確定所執(zhí)行的代碼方法楷怒。
第二部 Objecive-C中對象與isa指針蛋勺。
“對象”是面向?qū)ο笳Z言的基本構(gòu)造單元，開發(fā)者可以通過對象來存儲和傳遞數(shù)據(jù)鸠删。理解“對象”對于理解消息傳遞機制有著重要的意義抱完。
要認識什么是isa指針，我們得先明確一點：
在OC中刃泡，任何類的定義都是對象巧娱。類和類的實例（對象）沒有任何本質(zhì)上的區(qū)別碉怔。任何對象都有isa指針。
描述OC對象所用的數(shù)據(jù)類型定義在運行期程序文件的頭文件里：
struct objc_object {
Class isa OBJC_ISA_AVAILABILITY;};
typedef struct objc_object *id;```
由此可見每個對象的首個成員時Class類的變量禁添，該對象稱為isa指針眨层。它指向?qū)ο蟮念悺?
類的定義也在頭文件里：
@interface NSObject <NSObject> {
Class isa OBJC_ISA_AVAILABILITY;
}```
看出來NSObject定義了一個成員變量，我們繼續(xù)尋找:
typedef struct objc_class *Class;
/// Represents an instance of a class.
Class 是一個 objc_class 結(jié)構(gòu)類型的指針, id是一個 objc_object 結(jié)構(gòu)類型的指針上荡。
繼續(xù)打開objc_class,我們找到class的定義：
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;```
從上可以看出：isa本質(zhì)上是一個Class 類型的指針趴樱。每個實例對象有個isa的指針,他指向?qū)ο蟮念悺６鳦lass里也有個isa的指針, 指向meteClass(元類)酪捡。元類保存了類方法的列表叁征。當類方法被調(diào)用時，先會從元類查找類方法的實現(xiàn)逛薇，如果沒有捺疼，元類會向他父類查找該方法。同時注意的是：元類（meteClass）也是類永罚，它也是對象啤呼。元類也有isa指針,它的isa指針最終指向的是一個根元類(root meteClass).根元類的isa指針指向本身，這樣形成了一個封閉的內(nèi)循環(huán)呢袱。
下面這張圖很好的解釋了類的繼承關(guān)系：
每一個對象本質(zhì)上都是一個類的實例官扣。其中類定義了成員變量和成員方法的列表。對象通過對象的isa指針指向類羞福。
每一個類本質(zhì)上都是一個對象惕蹄，類其實是元類（meteClass）的實例。元類定義了類方法的列表治专。類通過類的isa指針指向元類卖陵。
所有的元類最終繼承一個根元類，根元類isa指針指向本身张峰，形成一個封閉的內(nèi)循環(huán)泪蔫。
####第三部分：RunTime機制
RunTime指一個程序在運行（或者在被執(zhí)行）的環(huán)境。簡稱運行時喘批。它指的是系統(tǒng)在運行的時候的一些機制撩荣，其中最主要的是消息機制。
OC中RunTime本質(zhì)上是一套比較底層的純C語言API, 屬于1個C語言庫, 包含了很多底層的C語言API谤祖。 在我們平時編寫的OC代碼中, 程序運行過程時, 其實最終都是轉(zhuǎn)成了runtime的C語言代碼婿滓。RunTime提供了一些使得對象之間能夠傳遞消息的重要函數(shù)老速，并且包含了創(chuàng)建類實例所用的全部邏輯粥喜。
#####基礎(chǔ)知識：
在OC中，給某個對象傳遞消息可以這樣寫：
` id returnValue ＝ ［obj messageName:parameter];`
其中obj是接受對象,messageName是選擇子(selector),parameter是參數(shù)橘券。
我們把selector和parameter結(jié)合起來稱為消息额湘。
編譯器會把以上消息轉(zhuǎn)化為C語言函數(shù)調(diào)用:
`id returnValue ＝ objc_msgSend(id obj,SEL messageName,parameter).`
`objc_msgSend`是消息傳遞機制中核心函數(shù)卿吐。其原型如下：
` void objc_msgSend(id self,SEL cmd,...).`
消息傳遞機制主要分為以下幾個階段：
#####第一階段：消息傳遞機制（pass a message）
編譯把OC中方法轉(zhuǎn)化objc_msgSend形式后。objc_msgSend函數(shù)首先通過接受對象（obj）的isa指針找到接收對象(obj)對應(yīng)的類（class）锋华。在類（Class）中先去cache中 通過選擇子（SEL）查找對應(yīng)函數(shù)的方法method（）嗡官，若 cache中未找到。再去方法列表（methodList）中查找毯焕，若方法列表（methodList）中未找到衍腥，則去superClass中查找。若能找到纳猫，則將method加 入到cache中婆咸，以方便下次查找，并通過method中的函數(shù)指針跳轉(zhuǎn)到對應(yīng)的函數(shù)中去執(zhí)行芜辕。若沒有找到尚骄，消息傳遞機制將進入第二階段消息轉(zhuǎn)發(fā)階段（消息轉(zhuǎn)發(fā)機制）。
緩存：每一個類都都有一塊緩存（cache）侵续。其存儲的是“快速映射表”倔丈。objc_msgSend會將方法的匹配結(jié)果緩存在快速映射表中。
消息派發(fā)系統(tǒng)會將類的方法列表的名稱映射到相關(guān)方法的實現(xiàn)上状蜗。以此來找到應(yīng)該調(diào)用的方法需五。這些方法均以函數(shù)指針(IMP)的形式來表示。其原型是：
`id（＊IMP）（id轧坎，SEL警儒，...）`
方法調(diào)配技術(shù)：運行此特性可以改變相關(guān)方法的實現(xiàn)。
NSString 有可以響應(yīng)以下幾個方法：
OC運行系統(tǒng)提供了幾個方法能夠操控這張表眶根。開發(fā)者可以向其中新增選擇子,也可以改變選擇子的實現(xiàn)蜀铲，還可以交換選擇子所映射的指針。經(jīng)過幾次操作可以變成以下：
對比兩張表属百，我們可以發(fā)現(xiàn)下面新增加了一個選擇子记劝。交換兩個選擇子的實現(xiàn)∽迦牛可以看出方法調(diào)配技術(shù)的強大之處厌丑。
交換兩個方法的實現(xiàn)，參數(shù)為方法的實現(xiàn)渔呵。
`void method_exchangeImplementations(Method m1,Method m2)`
得到方法的實現(xiàn)：
` Method class_getInstanceMethod(Class aClsaa,SEL aSelector)`
實際應(yīng)用中交換兩個方法的實現(xiàn)意義不大怒竿。一般是在類別中新增加一個方法，然后交換兩個方法的實現(xiàn)扩氢。以此來改變類的方法的實現(xiàn)耕驰。
#####第二階段：消息轉(zhuǎn)發(fā)機制（message forwarding）
消息轉(zhuǎn)發(fā)機制分為兩個階段：
######1.動態(tài)方法解析：
第一階段運行系統(tǒng)會先征詢接受者所屬的類看其是否動態(tài)添加方法以處理當前的這個未知選擇子（SEL）。
在對象收到無法解讀的消息后录豺，便會調(diào)用所屬類的下列方法：
`＋（BOOL）resolveInstanceMethod:(SEL)selector`
該方法參數(shù)就是需要處理的未知選擇子朦肘。返回值是表示這個類是否能新增一個方法處理這個未知選擇子饭弓。在處罰完整消息轉(zhuǎn)發(fā)機制前本類有機會增加一個方法處理這個未知選擇子。在此類方法中可以通過`class_addMethod` 增加一個方法處理未知選擇子媒抠。
如果是類方法將會觸發(fā)下面這個方法：
`＋（BOOL）resolveClassMethod:(SEL)selector`
######2.完整的消息轉(zhuǎn)發(fā)機制：
如果第一階段沒有成功的處理未知選擇子弟断，那么接受者自己再也沒有辦法動態(tài)的添加方法來響應(yīng)該未知選擇子的消息了 。此時運行系統(tǒng)會啟動完整的消息轉(zhuǎn)發(fā)機制趴生。這里又分為兩個小階段：
**第一階段**：會請接受者看看有沒有其他對象能處理這條消息阀趴。若有，運行系統(tǒng)會把消息轉(zhuǎn)給那個對象（備援的接受者）,消息轉(zhuǎn)發(fā)結(jié)束 苍匆。若沒有將進入第二階段舍咖。
`-(id)forwardingTargetForSelector:(SEL)selector`
在此方法中若當前接受者能找到備援對象，那將其返回锉桑。若找不到返回nil排霉，觸發(fā)下一個階段。
**第二階段**：運行系統(tǒng)會把消息的全部細節(jié)封裝到NSInvocation對象中民轴，再給接受者一次機會攻柠，另其解決當前未知選擇子（SEL）。
如果消息轉(zhuǎn)發(fā)到了這一個階段后裸，運行系統(tǒng)就會啟用完整的消息轉(zhuǎn)發(fā)機制瑰钮。首先創(chuàng)建NSInvocation對象。把消息的全部細節(jié)封裝于其中微驶。此對象包括選擇子浪谴，目標對象和參數(shù)。觸發(fā)NSInvocation對象時因苹，消息派發(fā)系統(tǒng)（message－dispathch－system）將親自把消息指派給目標對象苟耻。
此步驟運行系統(tǒng)會調(diào)用下面方法來處理：
` －(void)forwardingInvocation:(NSInvocation)invocation。`
這個方法可以有多種實現(xiàn)形式扶檐⌒渍龋可以很簡單，改變消息的調(diào)用目標款筑，使消息在新的目標上調(diào)用智蝠。這個備援接受者是相同的原理∧问幔可以為改變消息的內(nèi)容杈湾，參數(shù)。使其可以被目標對象接受攘须。也可以更換選擇子等漆撞。
消息轉(zhuǎn)發(fā)全流程：
####第四部分：RunTim的常見應(yīng)用場合
