1.理解instance,Class和MetaClass的区别

1.1 instance对象实例

我们经常会使用id来描述一个对象，那么id的到底是什么呢？让我们来看下runtime是怎么解释的：

/// An opaque type that represents an Objective-C class.
//类对象，Class也可以看作是一种对象
typedef struct objc_class *Class;

/// Represents an instance of a class.
//实例对象本质是一个结构体，有一个isa成员变量
struct objc_object {
    Class _Nonnull isa  OBJC_ISA_AVAILABILITY;
};

/// A pointer to an instance of a class.
//实例指针
typedef struct objc_object *id;

通过以上代码不难发现，我们创建的类或者实例其实是一个struct objc_object结构体，而我们经常使用的id其实就是这个结构体的指针。
这个结构体中仅包含有一个isa指针，那么isa指针又是什么呢？
其实这个isa指针就是指向对象所属的类，根据这个类可以创建出累的实例对象、实例方法等。
举个例子:

NSString *str = @"123";

str的isa指针指向的是NSString类，也是个类对象。下面说明为什么NSString类也是个对象。

1.2 Class也是个对象

我们可以看一下Class在runtime中的定义:

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;
/* Use `Class` instead of `struct objc_class *` */

struct objc_classs结构体里存放的数据叫做元数据(metadata),通过结构体成员变量我们可以看出有isa指针，指向父类的指针，类名，版本号，类实例化之后的大小,成员变量列表，方法列表，缓存，协议列表。从第一个isa指针我们可以看出，其实Class本身也是一个对象，我们称之为类对象，类对象在编译期产生用于创建实例对象，本身是个单例。那么类对象中isa指针又指向什么呢？
类对象的isa指针我们通常称之为元类(metaclass),元类中保存的类的创建类对象以及类方法所需的所有信息，因此整个结构图如下：

isa指针结构体.png
通过上图我们可以发现，实例对象其实就是一个struct objc_object结构体，它的isa指针指向类对象，类对象的isa指针指向了元类，super_class指向了父类的类对象，而元类的super_class`指针指向了父类的元类，那么元类的isa指针又指向了谁呢？

实例类对象的isa指针结构图.png

通过上图我们可以看出整个体系构成了一个自闭环，如果是从NSObject中继承而来的上图中的Root class就是NSObject。至此，整个实例、类对象、元类的概念也就讲清了，接下来我们在代码中看看这些概念该怎么应用。

1.3 类对象

代码如下：

#import <Foundation/Foundation.h>

NS_ASSUME_NONNULL_BEGIN

@protocol PersonDelegate <NSObject>

@optional
- (void)personA;
- (void)personB;

@end

@interface Person : NSObject
@property (nonatomic,weak)id<PersonDelegate>delegate;
- (void)run:(NSString *)dis;
@end
int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        Person *per = [[Person alloc] init];
        Class cls1 = [per class];
        Class cls2 = Person.class;
        //输入1
        NSLog(@"cls1===cls2:%d",cls1 == cls2);
    }
    return 0;
}

c1是通过一个实例对象获取的Class，实例对象可以获取到其类对象，类名作为消息的接受者时代表的是类对象，因此类对象获取Class得到的是其本身，同时也印证了类对象是一个单例的想法。
那么如果我们想获取isa指针的指向对象呢？

介绍两个函数

OBJC_EXPORT BOOL class_isMetaClass(Class cls) 
    OBJC_AVAILABLE(10.5, 2.0, 9.0, 1.0);

OBJC_EXPORT Class object_getClass(id obj) 
    OBJC_AVAILABLE(10.5, 2.0, 9.0, 1.0);

其中class_isMetaClass用于判断Class本身是否为元类，object_getClass用于获取对象的isa指针指向的对象
在看如下代码：

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        Person *p = [[Person alloc] init];
        NSLog(@"1:%@,--%p",per,per);
        NSLog(@"2:%@,--%p",[per class],[per class]);
        NSLog(@"3:%@,--%p",[Person class],[Person class]);
        NSLog(@"4:%@,--%p",object_getClass(per),object_getClass(per));
        NSLog(@"5:%@,--%p,是否元类:%d",object_getClass([per class]),object_getClass([per class]),class_isMetaClass(object_getClass([per class])));//Person元类
        NSLog(@"6:%@,--%p,是否元类:%d",object_getClass([Person class]),object_getClass([Person class]),class_isMetaClass(object_getClass([Person class])));//Person元类
        NSLog(@"7:%@,--%p,是否元类:%d",object_getClass(object_getClass(Person.class)),object_getClass(object_getClass(Person.class)),class_isMetaClass(object_getClass(object_getClass(Person.class))));//根元类
        /*
         2020-09-13 14:59:02.997355+0800 Person[2222:242785] 1:<Person: 0x1010463c0>,--0x1010463c0
         2020-09-13 14:59:02.997403+0800 Person[2222:242785] 2:Person,--0x1000024d0
         2020-09-13 14:59:02.997440+0800 Person[2222:242785] 3:Person,--0x1000024d0
         2020-09-13 14:59:02.997474+0800 Person[2222:242785] 4:Person,--0x1000024d0
         2020-09-13 14:59:02.997512+0800 Person[2222:242785] 5:Person,--0x1000024a8
         2020-09-13 14:59:02.997544+0800 Person[2222:242785] 6:Person,--0x1000024a8
         2020-09-13 14:59:02.997574+0800 Person[2222:242785] 7:NSObject,--0x7fff9cebf0f0
         */
        return 0;
}

从上我们可以看出(per->isa->Person->isa->Person Meta->isa->Root Meta)，Person这个Class果然是个单例，并且实例对象的class方法获取就是实例对象的isa指针所指向的类对象，而类对象不是元类，类对象的isa指针指向元类。

参考原文编写https://www.jianshu.com/p/9e975a1cab93