1.對(duì)象模型

Objective-C是一門面向?qū)ο蟮恼Z言男杈，對(duì)象是我們編程的基本單元丈屹，所有的操作都是通過對(duì)象。對(duì)象其實(shí)是對(duì) 數(shù)據(jù) 和 行為 的封裝伶棒。在OC中旺垒，數(shù)據(jù)的載體就是實(shí)例變量彩库，我們可以通過屬性便捷的訪問到實(shí)例變量，行為其實(shí)就是對(duì)象的方法先蒋，也可以稱為發(fā)消息骇钦，方法內(nèi)部可以傳遞數(shù)據(jù)和操作數(shù)據(jù)。

平時(shí)我們聲明一個(gè)對(duì)象竞漾，例如:NSString *string = @"zzy"; 這條語句的意思是司忱，創(chuàng)建了一個(gè)NSString類型的對(duì)象實(shí)例，實(shí)例的內(nèi)容是zzy畴蹭，并返回這個(gè)實(shí)例的內(nèi)存地址給string這個(gè)變量保存，之后我們就可以通過變量string來操作這個(gè)實(shí)例鳍烁。學(xué)過C語言的都知道叨襟，其實(shí)*string就是指這是一個(gè)NSString類型的指針，所以OC對(duì)象的本質(zhì)其實(shí)就是指向某塊內(nèi)存地址的指針幔荒。

對(duì)象的結(jié)構(gòu)

在OC中每個(gè)對(duì)象都是一個(gè)類的實(shí)例糊闽，對(duì)象的結(jié)構(gòu)如下:

/// Represents an instance of a class.
struct objc_object {
    Class _Nonnull isa  OBJC_ISA_AVAILABILITY;
};

可以看到對(duì)象是一個(gè)結(jié)構(gòu)體，結(jié)構(gòu)體當(dāng)中有一個(gè)Class類型的成員變量isa爹梁。Class的定義為typedef struct objc_class *Class;右犹，這是一個(gè)指向objc_class結(jié)構(gòu)體的一個(gè)結(jié)構(gòu)體指針。而objc_class其實(shí)就是對(duì)象所屬類的原型：

struct objc_class {
    Class _Nonnull isa  OBJC_ISA_AVAILABILITY;

#if !__OBJC2__
    Class _Nullable super_class                              OBJC2_UNAVAILABLE;
    const char * _Nonnull name                               OBJC2_UNAVAILABLE;
    long version                                             OBJC2_UNAVAILABLE;
    long info                                                OBJC2_UNAVAILABLE;
    long instance_size                                       OBJC2_UNAVAILABLE;
    struct objc_ivar_list * _Nullable ivars                  OBJC2_UNAVAILABLE;
    struct objc_method_list * _Nullable * _Nullable methodLists                    OBJC2_UNAVAILABLE;
    struct objc_cache * _Nonnull cache                       OBJC2_UNAVAILABLE;
    struct objc_protocol_list * _Nullable protocols          OBJC2_UNAVAILABLE;
#endif

} OBJC2_UNAVAILABLE;

可以看到Class中也存放了一個(gè)isa指針姚垃，所以Class也是一個(gè)對(duì)象念链，被稱為類對(duì)象。同時(shí)Class結(jié)構(gòu)體當(dāng)中還存著：指向父類的super_class指針积糯、類名掂墓、版本、實(shí)例對(duì)象的大小看成、實(shí)例變量列表君编、方法列表、緩存川慌、協(xié)議等信息吃嘿。通過類創(chuàng)建出來的實(shí)例對(duì)象所擁有的屬性，方法梦重，協(xié)議等都是存儲(chǔ)在類結(jié)構(gòu)體當(dāng)中兑燥。

實(shí)例對(duì)象的isa指針指向其所屬的類，類結(jié)構(gòu)體當(dāng)中存放著對(duì)象的屬性和方法列表忍饰。類對(duì)象的isa指針指向其所屬的元類贪嫂，元類中存放著類對(duì)象的方法列表（類方法），而元類內(nèi)部也有一個(gè)isa指針艾蓝，指向的是基類的元類力崇，而基類的元類的isa指針指向自身斗塘。用一個(gè)經(jīng)典的圖類表示整個(gè)關(guān)系鏈路：

image

不能向編譯后得到的類中增加實(shí)例變量：因?yàn)榫幾g后的類已經(jīng)注冊(cè)在 runtime 中，類結(jié)構(gòu)體中的 objc_ivar_list 實(shí)例變量的鏈表 和 instance_size 實(shí)例的內(nèi)存大小已經(jīng)確定亮靴，同時(shí)runtime 會(huì)調(diào)用 class_setIvarLayout 或 class_setWeakIvarLayout 來處理 strong weak 引用馍盟。所以不能向存在的類中添加實(shí)例變量。

運(yùn)行時(shí)創(chuàng)建的類是可以添加實(shí)例變量茧吊，調(diào)用 class_addIvar 函數(shù)贞岭。但是得在調(diào)用 objc_allocateClassPair 之后，objc_registerClassPair 之前搓侄，否則類一旦注冊(cè)到runtime中后就不能改變實(shí)例變量了瞄桨。

2. 屬性

對(duì)象中的數(shù)據(jù)是通過實(shí)例變量來保存的，OC提供了一種便捷的訪問實(shí)例變量的方式：屬性讶踪。屬性的本質(zhì)就是包括實(shí)例變量 + setter方法 + getter方法芯侥。實(shí)例變量的值保存在對(duì)象內(nèi)部，通過“偏移量(offset)”來保存乳讥，即：該變量距離對(duì)象內(nèi)存區(qū)域的起始地址的距離柱查，這個(gè)是通過硬編碼來標(biāo)識(shí)的。當(dāng)我們聲明一個(gè)屬性之后云石，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)幫我們生成一個(gè)成員變量和屬性唉工，這個(gè)成員變量和屬性的描述（類型，名稱等）分別存放在類的ivar_list和property_list當(dāng)中汹忠，并且生成setter方法和getter方法追加到method_list當(dāng)中淋硝，然后計(jì)算屬性在對(duì)象內(nèi)部的偏移量，并實(shí)現(xiàn)setter方法和getter方法错维。

聲明屬性的方式：@property (nonatomic, readwrite, copy) NSString *name; 這個(gè)時(shí)候編譯器會(huì)自動(dòng)幫我們合成實(shí)例變量_name奖地。默認(rèn)的實(shí)例變量名為屬性名前面加下劃線。如果不想用系統(tǒng)默認(rèn)的實(shí)例變量名赋焕，也可以通過@synthesize關(guān)鍵字手動(dòng)指定實(shí)例變量名参歹，例如@synthesize name = _myName; 那么我們的實(shí)例變量就變成了_myName，不過一般為了規(guī)范沒有人這么做隆判。

如果不想讓系統(tǒng)自動(dòng)幫我們合成實(shí)例變量和setter犬庇、getter方法，也可以通過關(guān)鍵字@dynamic聲明（例如：@dynamic name;）侨嘀，然后自己手動(dòng)去合成實(shí)例變量和相關(guān)存取方法臭挽。如果沒有實(shí)現(xiàn)這些合成方法的話，那么是無法正常使用屬性的咬腕。

目前使用@synthesize的一般場(chǎng)景：

• 當(dāng)我們手動(dòng)實(shí)現(xiàn)了setter和getter方法的時(shí)候欢峰，系統(tǒng)默認(rèn)我們自己管理屬性，所以就不再幫我們合成實(shí)例變量了，這個(gè)時(shí)候需要用@synthesize手動(dòng)合成實(shí)例變量纽帖，不然編譯器就會(huì)報(bào)錯(cuò)宠漩。

• 當(dāng)重寫父類屬性的時(shí)候，在子類中需要用@synthesize手動(dòng)合成實(shí)例變量懊直，否則無法使用扒吁。

• 使用了@dynamic的時(shí)候。

屬性包含的三種語義：

atomic && nonatomic ：原子性 && 非原子性

在聲明屬性的時(shí)候室囊，編譯器默認(rèn)的屬性語義是atomic原子性的雕崩。atomic和nonatomic的區(qū)別是前者在setter方法賦值的時(shí)候會(huì)進(jìn)行加鎖保證賦值過程的完整性（安全性），而后者不會(huì)使用同步鎖融撞。在iOS中盼铁，由于頻繁加鎖會(huì)導(dǎo)致性能問題，而且即使采用了atomic尝偎，在多線程操作的情況下捉貌，也并不能保證線程的安全性。如果要保證線程安全冬念，需要專門進(jìn)行其他加鎖機(jī)制處理。所以一般情況下牧挣，我們平時(shí)聲明屬性用的都是nonatomic急前。

readwrite && readonly ：可讀可寫 && 只讀

readwrite 表示屬性可讀可寫。readonly表示屬性只能讀取不能修改瀑构，一般用于在.h中對(duì)外暴露的屬性不想被別人修改時(shí)這么聲明裆针，然后在.m的extension中再重新定義為可讀可寫。編譯器默認(rèn)的屬性語義為readwrite寺晌。

內(nèi)存管理語義：strong世吨、weak、copy呻征、assign耘婚、unsafe_unretained

• strong 表示對(duì)屬性所指對(duì)象的一種強(qiáng)引用的關(guān)系。當(dāng)聲明為strong時(shí)陆赋，在setter方法中會(huì)先持有新值沐祷，再釋放舊值，然后再把新值賦值給實(shí)例變量攒岛。
  eg:

@property (nonatomic, strong) NSMutableArray *array;
- (void)setArray:(NSMutableArray *)array {
   // [array retain];
   // [_array release];
    _array = array;
}

• weak 表示對(duì)屬性所指對(duì)象的一種弱引用的關(guān)系赖临。當(dāng)聲明為weak時(shí)，在setter方法中即不會(huì)持有新值灾锯，也不會(huì)釋放舊值兢榨，只是進(jìn)行一次簡單的賦值操作。但是當(dāng)屬性所指的對(duì)象被銷毀時(shí)，屬性值會(huì)自動(dòng)置為nil 比較安全吵聪。
  eg:

@property (nonatomic, weak) NSMutableArray *array;
- (void)setArray:(NSMutableArray *)array {
    _array = array;
}

• copy 類似于strong凌那，也表示對(duì)屬性所指對(duì)象的一種強(qiáng)引用的關(guān)系，不同的是暖璧，copy語義在setter方法中并不是直接持有新值案怯，而是會(huì)拷貝出一份不可變的副本持有，然后再賦值給實(shí)例變量澎办。
  eg:

@property (nonatomic, copy) NSString *name;
- (void)setName:(NSString *)name {
    NSString *copyName = [name copy];
    //[_name release];
    _name = copyName;
    //[copyName release]
}

copy語義一般是用于那些具有可變子類的類型如:NSArray嘲碱、NSDictionary、NSString等局蚀。這些類族都有其對(duì)應(yīng)的可變子類麦锯，如果聲明一個(gè)不可變的NSString類型的屬性，由于父類指針可以指向子類對(duì)象琅绅，在給屬性賦值的時(shí)候扶欣，傳遞給setter方法的值有可能是一個(gè)可變子類NSMutableString的實(shí)例對(duì)象，那么在該屬性值賦值完成后千扶，由于屬性所指的對(duì)象其實(shí)是個(gè)可變的字符串料祠，就有可能被外界所篡改。所以為了保證屬性的安全澎羞，在賦值的時(shí)候需要先copy出一份不可變的對(duì)象髓绽，然后再賦值。

• assign 表示在 setter 方法賦值時(shí)只會(huì)進(jìn)行簡單的賦值操作妆绞，只用于修飾基本類型的數(shù)據(jù)（例如NSInteger顺呕、CGFloat等）。

• unsafe_unretained 語義類似于assign括饶，不同的是它用于修飾對(duì)象類型株茶。如同它的字面意義一樣，它不會(huì)持有屬性所指的對(duì)象（類似于weak）图焰，但是當(dāng)屬性所指的對(duì)象被銷毀時(shí)启盛，屬性值不會(huì)自動(dòng)置為nil，所以它并不安全技羔，可能會(huì)導(dǎo)致野指針驰徊。

3. 方法

在OC中，方法又被稱為發(fā)消息堕阔，對(duì)象需要調(diào)用方法來傳遞數(shù)據(jù)棍厂，而方法是什么呢？例如一個(gè)方法：[self doSomething:@"something"];超陆，編譯器會(huì)將這個(gè)方法轉(zhuǎn)為如下的C語言函數(shù):
objc_msgSend(self, @selector(doSomething:), @"something");

objc_msgSend(id self, SEL cmd, ...) 這個(gè)函數(shù)就是OC消息傳遞的核心函數(shù)牺弹。我們平時(shí)調(diào)用的方法最終都會(huì)轉(zhuǎn)為這個(gè)函數(shù)調(diào)用浦马。這個(gè)函數(shù)接受兩個(gè)及以上的參數(shù)，分別是：消息的接收者张漂、消息的簽名selector晶默、消息的參數(shù)。消息的接收者就是該方法的調(diào)用者航攒，消息的簽名是一個(gè)SEL類型的數(shù)據(jù)磺陡，可以理解為方法名的包裝，參數(shù)就是調(diào)用方法所傳遞的參數(shù)漠畜，按順序傳入币他。

當(dāng)調(diào)用這個(gè)函數(shù)后，objc_msgSend會(huì)根據(jù)當(dāng)前消息接收者的isa指針找到其所屬的類憔狞，然后在類的方法列表中根據(jù)selector的名稱找到對(duì)應(yīng)的方法并執(zhí)行蝴悉，同時(shí)會(huì)將查找的結(jié)果緩存起來以供下次查找時(shí)快速的執(zhí)行。如果找不到瘾敢，就會(huì)根據(jù)super_class 指針沿著繼承體系一直往上查找拍冠，直到找到合適的方法之后跳轉(zhuǎn)到方法的實(shí)現(xiàn)并執(zhí)行。如果直到找到基類還是找不到對(duì)應(yīng)方法的話簇抵，那就開始執(zhí)行消息轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制庆杜。如果消息轉(zhuǎn)發(fā)的過程中也沒有找到的話，那就拋出異常程序終止碟摆。異常信息是常見的unrecognized selector send to instace xxxx

消息轉(zhuǎn)發(fā)

上面在介紹方法調(diào)用的實(shí)現(xiàn)流程時(shí)說到了消息轉(zhuǎn)發(fā)欣福，消息轉(zhuǎn)發(fā)是發(fā)生在當(dāng)給一個(gè)對(duì)象發(fā)送沒有實(shí)現(xiàn)的方法時(shí)會(huì)啟動(dòng)消息轉(zhuǎn)發(fā)。例如我們給一個(gè)對(duì)象發(fā)送沒有實(shí)現(xiàn)的消息：

[obj performSelector:@selector(doWork:array:) withObject:@"somthing" withObject:@[@"work"]];

此時(shí)消息轉(zhuǎn)發(fā)一共分為三個(gè)階段：

第一個(gè)階段：動(dòng)態(tài)方法解析

runtime會(huì)先詢問對(duì)象所屬的類焦履，看其能否動(dòng)態(tài)的添加方法以處理當(dāng)前未處理的消息。處理的方法有兩個(gè)：

實(shí)例方法：+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel

類方法：+ (BOOL)resolveClassMethod:(SEL)sel

方法的參數(shù)就是當(dāng)前消息的selector雏逾，返回值是來標(biāo)識(shí)當(dāng)前的類是否能動(dòng)態(tài)的添加方法來處理這個(gè)selector
eg:

@interface MessageInvokeObj : NSObject

@end

@implementation MessageInvokeObj

void doWork(id self, SEL cmd, NSString *work, NSArray *array) {
    NSLog(@"work = %@, array = %@", work, array);
}

+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel {
    NSString *selectorString = NSStringFromSelector(sel);
    if ([selectorString isEqualToString:@"doWork:array:"]) {
        class_addMethod(self, sel, (IMP)doWork, "v@:@:@");
        return YES;
    }
    return [super resolveInstanceMethod:sel];
}

@end

通過class_addMethod函數(shù)動(dòng)態(tài)的添加一個(gè)方法來處理當(dāng)前的消息嘉裤。此時(shí)動(dòng)態(tài)添加方法成功，消息轉(zhuǎn)發(fā)結(jié)束栖博。

第二個(gè)階段：備援接收者

如果第一個(gè)階段無法處理該消息的話屑宠，runtime會(huì)詢問當(dāng)前的類能否把這個(gè)消息轉(zhuǎn)發(fā)給其他對(duì)象去處理，如果可以的話仇让，就返回這個(gè)對(duì)象典奉，否則就返回nil。

處理方法：- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector

eg:

@interface InvokeMethodObj : NSObject

@end

@implementation InvokeMethodObj

- (void)doWork:(NSString *)work array:(NSArray *)array {
    NSLog(@"work = %@, array = %@", work, array);
}

@end

@interface MessageInvokeObj : NSObject

@end

@implementation MessageInvokeObj

- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector {
    NSString *selString = NSStringFromSelector(aSelector);
    if ([selString isEqualToString:@"doWork:array:"]) {
        InvokeMethodObj *obj = [[InvokeMethodObj alloc] init];
        return obj;
    }
    return [super forwardingTargetForSelector:aSelector];
}

@end

第三個(gè)階段： forwardInvocation

最后一個(gè)階段丧叽，runtime會(huì)將這個(gè)消息的所有信息封裝到NSInvocation對(duì)象當(dāng)中卫玖，包括消息的接收者target、消息的selector以及消息的所有參數(shù)踊淳。最后一次詢問接收者能否處理假瞬，如果不能將拋出異常陕靠。如果可以，直接把消息指派給目標(biāo)對(duì)象脱茉。

先返回正確的方法簽名：- (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector

然后執(zhí)行消息轉(zhuǎn)發(fā)：- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation

eg:

@interface MessageInvokeObj : NSObject

@end

@implementation MessageInvokeObj

- (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector {
    NSString *selString = NSStringFromSelector(aSelector);
    if ([selString isEqualToString:@"doWork:array:"]) {
        return [NSMethodSignature signatureWithObjCTypes:"v@:@:@"];
    }
    return [super methodSignatureForSelector:aSelector];
}

- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation {
    InvokeMethodObj *obj = [[InvokeMethodObj alloc] init];
    if ([obj respondsToSelector:anInvocation.selector]) {
        [anInvocation invokeWithTarget:obj];
    }
}

@end

OC對(duì)象模型大概就是這些剪芥，要想更深入的了解，需要讀下runtime的源碼琴许。下一篇寫下OC的內(nèi)存管理...