[20]Effective Objective-C 2.0【14

第十四条：理解“类对象”的用意

Objective-C类是由Class类型来表示的，它实际上是一个指向objc_class结构体的指针。它的定义如下:

typedef struct objc_class *Class;

在中能看到他的实现：

struct objc_class {
    Class isa  OBJC_ISA_AVAILABILITY;    ///< 指向metaClass(元类)
 
#if !__OBJC2__
        Class super_class                       OBJC2_UNAVAILABLE;  ///< 父类
        const char *name                        OBJC2_UNAVAILABLE;  ///< 类名
        long version                            OBJC2_UNAVAILABLE;  ///< 类的版本信息，默认为0
        long info                               OBJC2_UNAVAILABLE;  ///< 类信息，供运行期使用的一些位标识
        long instance_size                      OBJC2_UNAVAILABLE;  ///< 该类的实例变量大小
        struct objc_ivar_list *ivars            OBJC2_UNAVAILABLE;  ///< 该类的成员变量链表
        struct objc_method_list **methodLists   OBJC2_UNAVAILABLE;  ///< 方法定义的链表
        struct objc_cache *cache                OBJC2_UNAVAILABLE;  ///< 方法缓存
        struct objc_protocol_list *protocols    OBJC2_UNAVAILABLE;  ///< 协议链表
#endif
 
} OBJC2_UNAVAILABLE;

此结构体存放的是类的“元数据”（metadata)，例如类的实例实现了几个方法，具备多少实例变量等信息。

这里的isa指针指向的是另外一个类叫做元类（metaClass)。那什么是元类呢？元类是类对象的类。也可以换一种容易理解的说法：

• 当你给对象发送消息时，runtime处理时是在这个对象的类的方法列表中寻找

• 当你给类发消息时，runtime处理时是在这个类的元类的方法列表中寻找

我们来看一个很经典的图来加深理解：

可以总结为下：

每一个Class都有一个isa指针指向一个唯一的Meta Class

每一个Meta Class的isa指针都指向最上层的Meta Class，即 NSObject 的 MetaClass，而最上层的 MetaClass 的 isa 指针又指向自己。(包括NSObject的Meta Class的isa指针也是指向的NSObject的Meta Class，也就是自己，这里形成了个闭环)

每一个Meta Class的super class指针指向它原本Class的 Super Class的Meta Class (这里最上层的NSObject的Meta Class的super class指针还是指向自己)

最上层的NSObject Class的super class指向 nil

顾名思义，元类对象即是描述类对象的类，每个类都有自己的元类，也就是结构体objc_class中isa指向的类。Objective-C的类方法是使用元类的根本原因，因为其中存储着对应的类对象调用的方法即类方法。

总结一下实例对象，类对象以及元类对象之间的isa指向和继承关系的规则为:

• 规则一: 实例对象的isa指向该类，类的isa指向元类(metaClass)
• 规则二: 类的superClass指向其父类，如果该类为根类则值为nil
• 规则三: 元类的isa指向根元类，如果该元类是根元类则指向自身
• 规则四: 元类的superClass指向父元类，若根元类则指向该根类