1.isa結(jié)構(gòu)

在NSObject內(nèi)會(huì)自帶一個(gè)屬性isa厢塘，這個(gè)isa在底層里其實(shí)是一個(gè)聯(lián)合體迄靠，其結(jié)構(gòu)如下所示：

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
};

其中寝优，ISA_BITFIELD作為結(jié)構(gòu)體所定義的參數(shù)的宏苫亦，在isa中扮演了重要的角色毛肋，我們可以看一下在x86架構(gòu)下，ISA_BITFIELD內(nèi)部結(jié)構(gòu)是怎么樣的屋剑。

# elif __x86_64__
#   define ISA_MASK        0x00007ffffffffff8ULL
#   define ISA_MAGIC_MASK  0x001f800000000001ULL
#   define ISA_MAGIC_VALUE 0x001d800000000001ULL
#   define ISA_BITFIELD                                                        \
      uintptr_t nonpointer        : 1;                                         \   //表示是否對(duì) isa 指針開啟指針優(yōu)化润匙，0:純isa指針，1:不止是類對(duì)象地址,isa 中包含了類信息唉匾、對(duì)象的引用計(jì)數(shù)等
      uintptr_t has_assoc         : 1;                                         \  //關(guān)聯(lián)對(duì)象標(biāo)志位孕讳，0沒有，1存在
      uintptr_t has_cxx_dtor      : 1;                                         \  //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, 如果沒有,則可以更快的釋放對(duì)象
      uintptr_t shiftcls          : 44; /*MACH_VM_MAX_ADDRESS 0x7fffffe00000*/ \  //存儲(chǔ)類指針的值巍膘。開啟指針優(yōu)化的情況下厂财，在 arm64 架構(gòu)中有 33 位用來存儲(chǔ)類指針。
      uintptr_t magic             : 6;                                         \  // magic:用于調(diào)試器判斷當(dāng)前對(duì)象是真的對(duì)象還是沒有初始化的空間
      uintptr_t weakly_referenced : 1;                                         \  //指對(duì)象是否被指向或者曾經(jīng)指向一個(gè) ARC 的弱變量峡懈，沒有弱引用的對(duì)象可以更快釋放
      uintptr_t deallocating      : 1;                                         \   //標(biāo)志對(duì)象是否正在釋放內(nèi)存
      uintptr_t has_sidetable_rc  : 1;                                         \  //當(dāng)對(duì)象引用技術(shù)大于 10 時(shí)璃饱，則需要借用該變量存儲(chǔ)進(jìn)位
      uintptr_t extra_rc          : 8                      // 表示該對(duì)象的引用計(jì)數(shù)值，實(shí)際上是引用計(jì)數(shù)值減 1肪康， 例如：如果對(duì)象的引用計(jì)數(shù)為 10荚恶，那么 extra_rc 為 9。如果引用計(jì)數(shù)大于 10磷支， 則需要使用到下面的 has_sidetable_rc谒撼。
#   define RC_ONE   (1ULL<<56)
#   define RC_HALF  (1ULL<<7)

2.isa的初始化

當(dāng)我們?cè)偬骄縜lloc底層原理的時(shí)候，我們就會(huì)發(fā)現(xiàn)isa初始化的時(shí)候雾狈，類和對(duì)象是通過isa聯(lián)系在一起廓潜。

inline void 
objc_object::initInstanceIsa(Class cls, bool hasCxxDtor)
{
    assert(!cls->instancesRequireRawIsa());
    assert(hasCxxDtor == cls->hasCxxDtor());

    initIsa(cls, true, hasCxxDtor);
}

inline void 
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;
        // isa.magic is part of ISA_MAGIC_VALUE
        // isa.nonpointer is part of ISA_MAGIC_VALUE
        newisa.has_cxx_dtor = hasCxxDtor;
        newisa.indexcls = (uintptr_t)cls->classArrayIndex();
#else
        newisa.bits = ISA_MAGIC_VALUE;
        // isa.magic is part of ISA_MAGIC_VALUE
        // isa.nonpointer is part of ISA_MAGIC_VALUE
        newisa.has_cxx_dtor = hasCxxDtor;
        newisa.shiftcls = (uintptr_t)cls >> 3;
#endif

        // This write must be performed in a single store in some cases
        // (for example when realizing a class because other threads
        // may simultaneously try to use the class).
        // fixme use atomics here to guarantee single-store and to
        // guarantee memory order w.r.t. the class index table
        // ...but not too atomic because we don't want to hurt instantiation
        isa = newisa;
    }
}

通過isa的結(jié)構(gòu)我們認(rèn)識(shí)到，!nonpointer是一個(gè)純isa指針，存儲(chǔ)著類辩蛋、元類的地址呻畸，這種情況下我們直接進(jìn)行class賦值就行了，而nonpointer的情況下堪澎，則是對(duì)isa做了一系列的優(yōu)化擂错，對(duì)isa里的聯(lián)合體位域進(jìn)行了初始化賦值。

3.isa 指向分析

1.對(duì)象和類

   LGPerson *person = [LGPerson alloc]
   NSLog(@"preson ==== %@",person);

我們?cè)贜SLog處設(shè)一斷點(diǎn)樱蛤，lldb調(diào)試打印person的指針地址：

(lldb) x/4gx person
0x100f3d800: 0x001d800100001529 0x0000000000000000
0x100f3d810: 0x0000000100f3d8e0 0x0000000100f3db20

0x001d800100001529其實(shí)就是isa钮呀，為什么這么說呢？我們知道昨凡，在內(nèi)存里面爽醋，系統(tǒng)會(huì)對(duì)我們定義的屬性做一次二進(jìn)制重排，優(yōu)化我們的內(nèi)存便脊，使我們的屬性位置發(fā)生變化蚂四。但是，當(dāng)前對(duì)象的第一個(gè)屬性必然是isa哪痰，因?yàn)楫?dāng)前對(duì)象的屬性isa是來自于繼承遂赠，繼承自NSObject，而這個(gè)時(shí)候當(dāng)前的對(duì)象的屬性列表還沒有進(jìn)行編譯晌杰，所以說對(duì)象的第一個(gè)屬性必然是isa跷睦。
通過isa的初始化，我們知道肋演，如果0x001d800100001529是isa抑诸，那么isa必然會(huì)關(guān)聯(lián)class。
了解runtime的同學(xué)都知道有這么一個(gè)API,object_getClass(id obj)爹殊，源碼如下：

Class object_getClass(id obj)
{
   if (obj) return obj->getIsa();
   else return Nil;
}

objc_object::getIsa() 
{
    if (!isTaggedPointer()) return ISA();
    //注：一般情況下都不是isTaggedPointer蜕乡，一般都不走下面
    uintptr_t ptr = (uintptr_t)this;
    if (isExtTaggedPointer()) {
        uintptr_t slot = 
            (ptr >> _OBJC_TAG_EXT_SLOT_SHIFT) & _OBJC_TAG_EXT_SLOT_MASK;
        return objc_tag_ext_classes[slot];
    } else {
        uintptr_t slot = 
            (ptr >> _OBJC_TAG_SLOT_SHIFT) & _OBJC_TAG_SLOT_MASK;
        return objc_tag_classes[slot];
    }
}

objc_object::ISA() 
{
    assert(!isTaggedPointer()); 
#if SUPPORT_INDEXED_ISA  // 0
    if (isa.nonpointer) {
        uintptr_t slot = isa.indexcls;
        return classForIndex((unsigned)slot);
    }
    return (Class)isa.bits;
#else
    return (Class)(isa.bits & ISA_MASK);   //#define ISA_MASK    0x00007ffffffffff8ULL

#endif
}

從源碼中很容易可以看出，對(duì)象是通過isa關(guān)聯(lián)到了當(dāng)前的類梗夸。下面我們通過lldb調(diào)試證實(shí)一下层玲。首先，我們打印一下LGPerson.class的指針地址得到：

(lldb) p/x LGPerson.class
(Class) $12 = 0x0000000100001528 LGPerson

接著反症，通過源碼objc_object::ISA() 方法接著調(diào)試：

(lldb) p/x 0x001d800100001529 & 0x00007ffffffffff8
(long) $13 = 0x0000000100001528
(lldb) po 0x0000000100001528
LGPerson

打印出來最后的結(jié)果正好是LGPerson辛块，正好證明了0x001d800100001529就是isa,也證明了isa關(guān)聯(lián)了對(duì)象和類。

2.類與元類

對(duì)象的isa在通過掩碼ISA_MASK處理之后惰帽，就會(huì)指向類的內(nèi)存空間憨降，那么類呢父虑？我們繼續(xù)通過lldb調(diào)試來看一下：

(lldb) x/4gx LGPerson.class
0x100001530: 0x001d800100001509 0x0000000100afd140
0x100001540: 0x00000001003a0280 0x0000000000000000

接著该酗，我們打印一下0x001d800100001509,

(lldb) p 0x001d800100001509
(long) $4 = 8303516107937033

發(fā)現(xiàn)竟然打印不出來，那么我們就來打印一下地址

(lldb) po 0x100001530
LGPerson

lldb調(diào)試.png

isa流程圖.png