一.什么是runtime?

• 话说每次面试都问runtime,你不会runtime能拿到像我66k的工资吗?所以关于runtime,咱还是得好好学一学的.
• OC是一门面向对象的高级语言,内部封装的是C语言,那么是通过什么方式来封装的?
  答案就是:runtime.runtime是一套由c、c++、汇编实现的API,它为OC语言加入了面向对象特性和动态运行的功能.
• 小拓展
  runtime源码地址 --->数字最大的就是最新的版本
  runtimeAPI--------->当然你也可以dash这个软件查看API高手都用dash的

二.探究runtime

2.1 我们平时写得代码,到底是怎么执行的呢?

1. 我们新建一个项目,在main.m里面编写如下代码

@interface YKPerson : NSObject
@end
@implementation YKPerson
@end
int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        YKPerson *p = [YKPerson new];
    }
    return 0;
}

2. 使用clang编译器编译main.m

• 注释:clang编译器把OC代码转化为C++语言代码,runtime执行编译后的C++代码.
• 使用方法:在终端运行xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc main.m 得到一个main.cpp文件.

3. 在main.cpp里面搜索YKPerson得到转换后的c++代码

int main(int argc, const char * argv[]) {
    /* @autoreleasepool */ { __AtAutoreleasePool __autoreleasepool; 
        YKPerson *p = ((YKPerson *(*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend)((id)objc_getClass("YKPerson"), sel_registerName("new"));
    }
    return 0;
}

• (YKPerson *(*)(id, SEL)这是一个函数指针,返回值为YKPerson *,参数为id和SEL.
• ①((void *)objc_msgSend)((id)objc_getClass("YKPerson"), sel_registerName("new"))是一个objc_msgSend函数.
  ②去掉(void *)、去掉(id)这些强转表示,得到(objc_msgSend)(objc_getClass("YKPerson"), sel_registerName("new"))这个函数
• 所以上面代码表示的就是: 将(objc_msgSend)(objc_getClass("YKPerson"), sel_registerName("new"))这个函数强转为(YKPerson *(*)(id, SEL)这个函数指针.

答案:可以看到,我们写的OC代码在底层使用(objc_msgSend)这个函数实现的.

2.2 objc_msgSend是怎样的存在?

• 消息发送机制使用的是汇编,效率很高.
• objc_msgSend_stret : 返回一个结构体
• objc_msgSend_fpret: 返回浮点数
• objc_msgSendSuper: 从父类的方法列表开始查找

2.3 优化

#import <Foundation/Foundation.h>
#import <objc/runtime.h>

@interface YKPerson : NSObject
-(void)eat;
@end
@implementation YKPerson
-(void)eat
{
    NSLog(@"%@",@"person_eat");
}
@end

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {

        //1.第一种方法
        YKPerson *p = [YKPerson new];
        [p eat];
        
        //2.第二种方法,跳过消息转发,速度更快
        SEL sel = @selector(eat);
        IMP imp = [p methodForSelector:sel];
        imp(p, sel);
    }
    return 0;
}
打印:
2019-01-29 20:58:44.390796+0800 runtimeDemo[13962:1473883] person_eat
2019-01-29 20:58:44.391023+0800 runtimeDemo[13962:1473883] person_eat

三.msgSend的三个阶段

3.1 消息发送阶段

1. 判断receiver是否为nil,为nil退出msgSend函数
2. 通过isa指针找到类对象,从类对象的cache查找方法实现
3. cache没有的话,就从receiver的methodList查找.
4. methodList有的话,缓存到receiver的cache并执行代码
   methodList没有的话,通过superClass找到父类,去父类的cache中查找
5. 父类cache没有的话,就从父类methodList中查找
6. 父类methodList中有的话,缓存到receiver的cache并执行代码
   父类methodList没有的话,继续通过superClass查找父类的父类
7. 一直找到NSObject.如果还没有,就进入动态方法解析阶段

3.2 动态方法解析阶段

1. 是否会进入动态方法解析
   如果重载了resolver()方法解析并且没有triedResolver,才会进入动态方法解析
   如果没有重载resolver()方法解析或者已经triedResolver一次了,那么进入消息转发阶段
2. 已经进入动态方法解析
   重载- (BOOL)resolveInstanceMethod(),给类添加方法.
   将triedResolver赋值YES.
   不管你返回YES还是NO,源码中都会执行retry(),重新回到消息发送阶段.

3.3 消息转发阶段

1. 调用forwardingTargetForSelector()拿到返回值ret.
2. 如果ret不为nil,调用msgSend(ret, sel)
   如果是为nil,调用methodSignatureForSelector()拿到方法签名
3. 如果方法签名为nil,报unrecognized selecotr to instance
   如果不为nil,调用forwardInvocation()

四.方法缓存

struct bucket_t {
    IMP _imp;//方法实现为value
    cache_key_t _key;//SEL的地址值为key
}

struct cache_t {
    struct bucket_t *_buckets;//数组,里面都是散列表
    uint32_t _mask;        //mask的值=cache_t的容量 -1 (减1)
    uint32_t _occupied;   //已经缓存的方法数量
}
#cache_t会自动扩容
#bucket_t是一个hashMap,通过方法名称(key) & mask的值 = hashMap的value(也就是方法的imp).

//oc的类
struct objc_class : objc_object {
    // Class ISA;
    Class superclass;

#方法缓存
    cache_t cache;             // formerly cache pointer and vtable

#:bits用来获取具体的类信息,bits&FAST_DATA_MASK就可以拿到struct class_rw_t的信息.
    class_data_bits_t bits;    // class_rw_t * plus custom rr/alloc flags
}

• iOS的方法缓存是利用 散列表 实现的.用空间换时间
• SEL & mask 直接得到对应的bucket索引.注意: SEL & mask 永远<= mask
• 因为不同的SEL & mask可能得到同样的值,所以如果发现某一个位置已经被占用,apple会将mask-1重新进行&操作,直到找到空位置.
• 如果散列表全部满了,会进行扩容,扩容会清除原来的bucket.

五.其他

struct method_t {
    SEL name;                //函数名称
    const char *types;       //函数类型(函数的返回值类型+函数的参数类型)
    IMP imp;                 //函数地址
}

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