Runtime 又叫运行时，是一套底层的 C 语言 API，其为 iOS 内部的核心之一，我们平时编写的 OC 代码，底层都是基于它来实现的.
[receiver message];
// 底层运行时会被编译器转化为：
objc_msgSend(receiver, selector)
// 如果其还有参数比如：
[receiver message:(id)arg...];
// 底层运行时会被编译器转化为：
objc_msgSend(receiver, selector, arg1, arg2, ...)
Runtime 的作用❗️
Objc 在三种层面上与 Runtime 系统进行交互：
- 通过 Objective-C 源代码
- 通过 Foundation 框架的 NSObject 类定义的方法
- 通过对 Runtime 库函数的直接调用
Objective-C 源代码
多数情况我们只需要编写 OC 代码即可，Runtime 系统自动在幕后搞定一切，还记得简介中如果我们调用方法，编译器会将 OC 代码转换成运行时代码，在运行时确定数据结构和函数。
通过 Foundation 框架的 NSObject 类定义的方法
Cocoa 程序中绝大部分类都是 NSObject 类的子类，所以都继承了 NSObject 的行为。(NSProxy 类时个例外，它是个抽象超类)
一些情况下，NSObject 类仅仅定义了完成某件事情的模板，并没有提供所需要的代码。例如 -description 方法，该方法返回类内容的字符串表示，该方法主要用来调试程序。NSObject 类并不知道子类的内容，所以它只是返回类的名字和对象的地址，NSObject 的子类可以重新实现。
还有一些 NSObject 的方法可以从 Runtime 系统中获取信息，允许对象进行自我检查。
例如：
-class方法返回对象的类；
-isKindOfClass: 和 -isMemberOfClass: 方法检查对象是否存在于指定的类的继承体系中(是否是其子类或者父类或者当前类的成员变量)；
-respondsToSelector: 检查对象能否响应指定的消息；
-conformsToProtocol:检查对象是否实现了指定协议类的方法；
-methodForSelector: 返回指定方法实现的地址。
通过对 Runtime 库函数的直接调用
Runtime 系统是具有公共接口的动态共享库。头文件存放于/usr/include/objc目录下，这意味着我们使用时只需要引入objc/Runtime.h头文件即可。
Runtime 的术语的数据结构❗️
SEL
是selector在 Objc 中的表示(Swift 中是 Selector 类)。
selector 是方法选择器，其实作用就和名字一样，日常生活中，我们通过人名辨别谁是谁，注意 Objc 在相同的类中不会有命名相同的两个方法。
selector 对方法名进行包装，以便找到对应的方法实现。它的数据结构是：
typedef struct objc_selector *SEL;
我们可以看出它是个映射到方法的 C 字符串，你可以通过 Objc 编译器器命令@selector() 或者 Runtime 系统的 sel_registerName 函数来获取一个 SEL 类型的方法选择器。
注意： 不同类中相同名字的方法所对应的 selector 是相同的，由于变量的类型不同，所以不会导致它们调用方法实现混乱。
id
id 是一个参数类型，它是指向某个类的实例的指针。定义如下：
typedef struct objc_object *id;
struct objc_object { Class isa; };
以上定义，看到 objc_object 结构体包含一个isa指针，根据 isa 指针就可以找到对象所属的类。
注意：
isa 指针在代码运行时并不总指向实例对象所属的类型，所以不能依靠它来确定类型，要想确定类型还是需要用对象的-class方法。
PS:KVO 的实现机理就是将被观察对象的 isa 指针指向一个中间类而不是真实类型
Class
typedef struct objc_class *Class;
Class 其实是指向 objc_class 结构体的指针。objc_class 的数据结构如下：
（⚠️没完全理解）
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 *` */
从 objc_class 可以看到，一个运行时类中关联了它的父类指针、类名、成员变量、方法、缓存以及附属的协议。
其中 objc_ivar_list 和 objc_method_list 分别是成员变量列表和方法列表：
// 成员变量列表
struct objc_ivar_list {
int ivar_count OBJC2_UNAVAILABLE;
#ifdef __LP64__
int space OBJC2_UNAVAILABLE;
#endif
/* variable length structure */
struct objc_ivar ivar_list[1] OBJC2_UNAVAILABLE;
} OBJC2_UNAVAILABLE;
// 方法列表
struct objc_method_list {
struct objc_method_list *obsolete OBJC2_UNAVAILABLE;
int method_count OBJC2_UNAVAILABLE;
#ifdef __LP64__
int space OBJC2_UNAVAILABLE;
#endif
/* variable length structure */
struct objc_method method_list[1] OBJC2_UNAVAILABLE;
}
由此可见，我们可以动态修改 *methodList 的值来添加成员方法，这也是 Category 实现的原理，同样解释了 Category 不能添加属性的原因。
这里可以参考下美团技术团队的文章：深入理解 Objective-C: Category。
objc_ivar_list 结构体用来存储成员变量的列表，而objc_ivar则是存储了单个成员变量的信息；同理，objc_method_list 结构体存储着方法数组的列表，而单个方法的信息则由objc_method结构体存储。
值得注意的时，objc_class 中也有一个 isa 指针，这说明 Objc 类本身也是一个对象。为了处理类和对象的关系，Runtime 库创建了一种叫做 Meta Class(元类) 的东西，类对象所属的类就叫做元类。Meta Class 表述了类对象本身所具备的元数据。
我们所熟悉的类方法，就源自于 Meta Class。我们可以理解为类方法就是类对象的实例方法。每个类仅有一个类对象，而每个类对象仅有一个与之相关的元类。
当你发出一个类似 [NSObject alloc] (类方法) 的消息时，实际上，这个消息被发送给了一个类对象(Class Object)，这个类对象必须是一个元类的实例，而这个元类同时也是一个根元类(Root Meta Class)的实例。所有元类的 isa 指针最终都指向根元类。
所以当 [NSObject alloc] 这条消息发送给类对象的时候，运行时代码 objc_msgSend()会去它元类中查找能够响应消息的方法实现，如果找到了，就会对这个类对象执行方法调用。
1.png
上图实现是 super_class 指针，虚线时 isa 指针。而根元类的父类是 NSObject，isa指向了自己。而 NSObject 没有父类。
最后 objc_class 中还有一个 objc_cache ，缓存，它的作用很重要，后面会提到。
Method
Method 代表类中某个方法的类型
typedef struct objc_method *Method;
struct objc_method {
SEL method_name OBJC2_UNAVAILABLE;
char *method_types OBJC2_UNAVAILABLE;
IMP method_imp OBJC2_UNAVAILABLE;
}
objc_method 存储了方法名，方法类型和方法实现：
- 方法名类型为 SEL
- 方法类型 method_types 是个 char 指针，存储方法的参数类型和返回值类型
- method_imp 指向了方法的实现，本质是一个函数指针
END
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