iOS底層原理——runtime

runtime

runtime 是iOS的運(yùn)行時因妙，用于實(shí)現(xiàn)iOS加載和調(diào)用屬性和方法痰憎。

函數(shù)中l(wèi)oad方法沒有使用runtime機(jī)制票髓，是底層直接調(diào)用的函數(shù)。load執(zhí)行順序是由編譯時的文件順序相同铣耘，先編譯的先執(zhí)行l(wèi)oad洽沟，類優(yōu)先于分類的順序調(diào)用 +load 方法。

initialize

+initialize 方法是在類或類的子類收到第一條消息之前被調(diào)用的蜗细，這里所指的消息包括實(shí)例方法和類方法的調(diào)用玲躯。

也就是說 ＋initialize 方法是以懶加載的方式被調(diào)用的，如果一直沒有給一個類或他的子類發(fā)送消息鳄乏，那么這個類的 ＋initialize 方法是永遠(yuǎn)不會調(diào)用的。

當(dāng)我們向某個類發(fā)送消息時棘利，runtime 會調(diào)用 IMP lookUpImpOrForward(...) 這個函數(shù)在類中查找相應(yīng)方法的實(shí)現(xiàn)或進(jìn)行消息轉(zhuǎn)發(fā)橱野，打開 objc-runtime-new.h 找到這個函數(shù)：

IMP lookUpImpOrForward(Class cls, SEL sel, id inst, 
                       bool initialize, bool cache, bool resolver)
{
    Class curClass;
    IMP imp = nil;
    ...
    if (initialize  &&  !cls->isInitialized()) {
        // 類沒有初始化時，對類進(jìn)行初始化
        _class_initialize (_class_getNonMetaClass(cls, inst));
        // If sel == initialize, _class_initialize will send +initialize and 
        // then the messenger will send +initialize again after this 
        // procedure finishes. Of course, if this is not being called 
        // from the messenger then it won't happen. 2778172
    }

    ...
}

從中可以看到當(dāng)類沒有初始化時善玫，會調(diào)用 _class_initialize(Class cls) 對類進(jìn)行初始化：

void _class_initialize(Class cls)
{
    assert(!cls->isMetaClass());

    Class supercls;
    BOOL reallyInitialize = NO;

    // Make sure super is done initializing BEFORE beginning to initialize cls.
    // See note about deadlock above.
    supercls = cls->superclass;
    // 遞歸調(diào)用水援，對父類進(jìn)行_class_initialize調(diào)用，確保父類的initialize方法比子類先調(diào)用
    if (supercls  &&  !supercls->isInitialized()) {
        _class_initialize(supercls);
    }
    
    ......
    
    if (reallyInitialize) {
        // We successfully set the CLS_INITIALIZING bit. Initialize the class.
        
        // Record that we're initializing this class so we can message it.
        _setThisThreadIsInitializingClass(cls);
        
        // Send the +initialize message.
        // Note that +initialize is sent to the superclass (again) if 
        // this class doesn't implement +initialize. 2157218
        if (PrintInitializing) {
            _objc_inform("INITIALIZE: calling +[%s initialize]",
                         cls->nameForLogging());
        }
        // 發(fā)送調(diào)用類方法initialize的消息
        ((void(*)(Class, SEL))objc_msgSend)(cls, SEL_initialize);

        ......
}

在這里茅郎，先是對入?yún)⒌母割愡M(jìn)行遞歸調(diào)用蜗元，以確保父類優(yōu)先于子類初始化。

＋initialize 方法在 runtime 中是以發(fā)送消息的方式調(diào)用的系冗，所以子類會覆蓋父類的實(shí)現(xiàn)奕扣，分類會覆蓋類的實(shí)現(xiàn)，多個分類只會調(diào)用一個分類的 +initialize 方法掌敬。

分類

通過runtime動態(tài)將分類的屬性和方法合并到類對象惯豆，元類對象中。

擴(kuò)展屬性

#import "ClassName + CategoryName.h"
#import <objc/runtime.h>

static void *strKey = &strKey;

@implementation ClassName (CategoryName) 
-(void)setStr:(NSString *)str  
{  
    objc_setAssociatedObject(self, &strKey, str, OBJC_ASSOCIATION_COPY);  
}  

-(NSString *)str  
{  
    return objc_getAssociatedObject(self, &strKey);  
}

Method Swizzling

每個類都維護(hù)一個方法（Method）列表奔害，Method則包含SEL和其對應(yīng)IMP的信息楷兽，方法交換做的事情就是把SEL和IMP的對應(yīng)關(guān)系斷開，并和新的IMP生成對應(yīng)關(guān)系华临。

交換前：Asel－>AImp Bsel－>BImp
交換后：Asel－>BImp Bsel－>AImp

方法交換之后芯杀，“方法的實(shí)現(xiàn)” 變成了 “你的處理代碼” ＋ “方法的實(shí)現(xiàn)”

//獲取通過SEL獲取一個方法
class_getInstanceMethod

//獲取一個方法的實(shí)現(xiàn)
method_getImplementation

//獲取一個OC實(shí)現(xiàn)的編碼類型
method_getTypeEncoding

//給方法添加實(shí)現(xiàn)
class_addMethod

//用一個方法的實(shí)現(xiàn)替換另一個方法的實(shí)現(xiàn)
class_replaceMethod

//交換兩個方法的實(shí)現(xiàn)
method_exchangeImplementations

+ (void)swizzleMethods:(Class)class originalSelector:(SEL)origSel swizzledSelector:(SEL)swizSel {
    
    Method origMethod = class_getInstanceMethod(class, origSel);
    Method swizMethod = class_getInstanceMethod(class, swizSel);
    
    BOOL didAddMethod = class_addMethod(class, origSel, method_getImplementation(swizMethod), method_getTypeEncoding(swizMethod));
    if (didAddMethod) {
        class_replaceMethod(class, swizSel, method_getImplementation(origMethod), method_getTypeEncoding(origMethod));
    } else {
        method_exchangeImplementations(origMethod, swizMethod);
    }
}

調(diào)用過程，涉及到了isa指針

isa

arm64之前雅潭，isa是普通指針
arm64 isa采用共用體數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)揭厚，使用位域存儲更多信息，將64位數(shù)據(jù)寻馏，分開來存儲信息
isa共用體中的結(jié)構(gòu)體沒有實(shí)際意義,只是用來描述內(nèi)存中每一部分的作用
isa只有33位用來存放類地址值（shiftcls在4-36位）棋弥，需要&ISA_MASK才能像之前一樣訪問class、meta-class
isa共用體的好處：
- 可以存放更多的信息
- 更好的利用內(nèi)存空間

ps:MASK 掩碼诚欠，一般用來進(jìn)行按位（與&）運(yùn)算顽染。