摘要：Objective-C是基于C语言加入了面向对象特性和消息转发机制的动态语言，这意味着它不仅需要一个编译器，还需要Runtime系统来动态创建类和对象，进行消息发送和转发。
1. Runtime数据结构
在Objective-C中，使用[receiver message]语法并不会马上执行receiver对象的message方法的代码，而是向receiver发送一条message消息，这条消息可能由receiver来处理，也可能又转发给其他对象来处理，也有可能假装没有接收到这条消息而不处理。其实[receiver message]被编译器转化为：
id objc_msgSend (id selg, SEL op, ...);
1> SEL
SEL是函数objc_msgSend第二个参数的数据类型，表示方法选择器，可以查看SEL数据结构如下：
typedef struce objc_selector *SEL;
其实它就是映射到方法的C字符串，可以通过Objc编译器命令@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，在知道selector对应的方法名时，可以通过NSStringFromSelector(SEL aSelector)方法将SEL转化为字符串用NSLog打印
2> id
id时通用类型指针，能够表示任何对象。查看id数据结构如下：
/// Represents an instance of a class.
sturct objc_object {
Class isa OBJC_ISA_AVAILABILITY;
};
/// A pointer to an instance of a class.
typedef struct objc_object *id;
id其实就是一个指向objc_object结构体的指针，它包含一个Class isa成员，根据isa指针就能找到对象所属的类。
⚠️注意： key-valueobserving是使用isa-swizzling的技术实现的，isa指针在运行时被修改，指向一个中间类而不是真正的类，所以不能使用isa指针来确定类的关系，而是使用class方法来确定实例对象的类。
3> Class
isa指针的数据类型是Class，Class表示对象所属的类，可以查看到Class的定义如下：
/// An opaque type that represents an Objective-C class.
typedef struct objc_class *Class;
可以看到Class其实时一个objc_class结构体指针，在objc.h文件里找不到它的定义，可以到runtime.h文件里去查看objc_class结构体的定义。
4> objc_class
打开runtime.h文件，可以找到objc_class结构体定义如下：
struct objc_class {
//isa指针指向Meta Class，因为Objc的类的本身也是一个Object，为了处理这个关系，runtime就创造了Meta Class，当给类发送[NSObject alloc]这样消息时，实际上是把这个消息发给了Class Object
Class isa OBJC_ISA_AVAILABILITY;
#if !__OBJC2__
// 父类
Class super_class OBJC2_UNAVAILABLE;
// 类名
const char *name OBJC2_UNAVAILABLE;
// 类的版本信息，默认为0
long version OBJC2_UNAVAILABLE;
// 类信息，供运行期使用的一些位标识
long info OBJC2_UNAVAILABLE;
// 该类的实例变量大小
long instance_size OBJC2_UNAVAILABLE;
// 该类的成员变量链表
struct objc_ivar_list *ivars OBJC2_UNAVAILABLE;
// 方法定义的链表
struct objc_method_list **methodLists OBJC2_UNAVAILABLE;
// 方法缓存，对象接到一个消息会根据isa指针查找消息对象，这时会在method Lists中遍历，如果cache了，常用的方法调用时就能够提高调用的效率。
struct objc_cache *cache OBJC2_UNAVAILABLE;
// 协议链表
struct objc_protocol_list *protocols OBJC2_UNAVAILABLE;
#endif
} OBJC2_UNAVAILABLE;
1. isa与super_class
isa表示一个Class对象的Class，也就是Meta Class。在面向对象设计中，一切都是对象，Class在设计中本身也是一个对象。可以看到objc_class有以下定义：
struct objc_class : objc_object {
/// Class ISA;
Class superclass;
cache_t cache; // formerly cache pointer and vtable
class_data_bits_t bits; // class_rw_t * plus custom rr/alloc flags
......
}
由此可见，结构体objc_class也是继承objc_object，说明Class在设计中本身也是一个对象。其实Meta Class也是一个Class，那么它也跟其他Class一样有自己的isa和super_class指针，关系如下图所示：
enter image description here
上图实线是super_class指针，虚线是isa指针。有几个关键点需要解释下：
- Root class(class)其实就是NSObject，NSObject是没有父类的，所以Root class(class)的superclass指向nil；
- 每个Class都有一个isa指针指向唯一的Meta class；
- Root class(meta)的superclass指向Root class(class)，也就是NSObject，形成一个回路；
- 每个Meta class的isa指针都指向Root class（meta）。
2. ivars
ivars表示过个成员变量，它指向objc_ivar_list结构体。在rutime.h可以看到它的定义：
struct objc_ivar_list {
int ivar_count OBJC2_UNAVAILABLE;
#ifdef __LP64__
int space OBJC2_UNAVAILABLE;
#endif
/* variable length struceure */
struct objc_ivar ivar_list[1] OBJC2_UNAVAILABLE;
}
objc_ivar_list其实就是一个链表，存储多个objc_ivar，而objc_ivar结构体存储类的单个成员变量信息。
3. methodLists
methodLists表示方法列表，它指向objc_method_list结构体的二级指针，可以动态修改*methodLists的值来添加成员方法，也是Category实现原理，同样也解释Category不能添加属性的原因。在runtime.h可以看到它的定义：
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;
}
同理，objc_method_list也是一个链表，存储多个objc_method，而objc_method结构体存储类的某个方法的信息。
cache用来缓存经常访问的方法，它指向objc_cache结构体，后面会重点讲到。
protocols表示类遵循哪些协议。
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