iOS探索:Runtime之基本數據結構

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objc_object

國際慣例,流程圖

iOS探索:Runtime之基本數據結構

  • 首先平時我們所使用的對象都是id類型的,id對應到runtime中就是objc_object這樣的一個結構體,在這個結構體當中主要包含以下幾個部分:

    1、第一部分是isa_t,實際上呢isa_t是一個共用體

    2、在objc_object中還包含了關於isa操作相關的方法,比如說通過objc_object這個結構體來獲取isa所指向的類對象,通過類對象的isa指針獲取它的元類對象

    3、還包含了一些弱引用相關的一些方法,比如說標記一個對象它是否有過弱引用指針

    4、還有關於關聯對象的一些方法,比如說為一個對象我們設置一些關聯屬性,關於關聯屬性的一些方法也體現在objc_object這個結構體中

    5、最後還包括內存管理相關的一些方法,比如說我們再MRC下經常使用到的retain和relese方法,包括MRC和ARC下面都可以用到的autorelesepool(自動釋放池),這些關於內存管理相關的方法都是封裝在objc_object這個結構體中

objc_class

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  • 我們在OC語言中所使用的Class,代表的是一個類,在runtime中對應的是objc_class這樣一個結構體,它繼承自objc_object,那麼問題來了:Class這樣一個類,它是否是一個對象呢?答案當然是肯定的,我們稱之為類對象,因為它繼承自objc_object

  • 在objc_class這個結構體中,包含superClass這樣一個指針,它指向的也是一個Class,例如:如果這個Class是一個類對象,那麼它的superClass指針指向的事它的父類對象,一個類對象與它的父類對象也正是通過這個superClass指針來建立起聯繫

  • 接下來它還包含一個cache_t這樣一個成員變量,cache_t它表達了方法緩存的一個結構,我們在進行消息傳遞的時候會使用到對於方法緩存的這樣一個數據結構

  • 第三個是關於class_data_bits_t這樣的一個數據結構,實際上我們對於一個類所定義的變量,屬性,包括它的一些方法都在bits這樣一個數據結構當中

isa指針

共用體isa_t

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  • isa的結構主要是C++中的共用體,我們在OC當中實際上是定義成了一個isa_t這樣一個名稱,對於一個共用體來說,不論它是在64位架構還是在32位架構上面,它實際上都是32個0或者1的數字(或者64個0或者1的數字)

  • isa指針主要分為兩種:一種是指針型isa,另一種是非指針型isa

  • 指針型isa:isa的值代表的是Class的地址,也就是64個(或者32,看架構)0或者1它的整體內容所代表的是所指向的Class的地址

  • 非指針型isa:isa的值的部分代表的是Class的地址,比如說針對64位架構來說,可能對應的是某一部分33位或者44位所代表的值,並不是整個64位都代表,這樣做的一個目的是我們在尋址過程中只有三四十位的位數就可以保證我們找到所有Class的地址,多出來的這些位可以用來保存其他的內容,達到節省內存的目的

isa的指向

  • 關於對象,isa指向的是其類對象

  • 關於類對象,isa指向的是其元類對象

cache_t

  • 用於快速查找方法執行函數 例如我們在調用一個方法的時候,如果這個方法已經緩存,我們就不用去其對應的方法列表中遍歷查找,從而節省時間

  • 可增量擴展的哈希表結構 增量擴展體現在當我們這個結構存儲量在擴大的時候會它也會逐漸的擴大它的內存結構用哈希表來實現也是為了提高查找效率

  • 局部性原理的最佳應用 例如我們在調用方法的時候,其實每次調用的都是某幾個方法,如果把這些調用頻率較高的方法放到方法緩存中,那麼下次調用的命中就會更高

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  • cache_t其實可以理解為一個數組來實現的,數組當中都是bucket_t這樣的一個結構體來封裝的

  • 對於bucket_t它有兩個重要的成員變量,一個是key,一個是IMP,對於key實際上是OC語言中的selector,在調用一個方法的時候它實際上是一個選擇器SEL,對應的就是這裡面的key,我們可以通過一個方法選擇器的名稱來尋找一個方法的具體實現。IMP我們可以理解為一個無類型的函數指針

  • 比如說現在我們拿到一個key,我們可以通過哈希查找算法來定位當前這個key所對應的bucket_t這個結構體位於數組中的哪個位置,我們定位到這個位置後我們就可以提取其中的IMP指針指向的具體函數實現來調用這個函數

class_data_bits_t

  • class_data_bits_t主要是對class_rw_t的封裝

  • class_rw_t代表了類相關的讀寫信息(比如說我們給類添加的分類中的一些方法,或者屬性以及協議)、對class_ro_t的封裝

  • class_ro_t代表了類相關的只讀信息

class_rw_t

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  • class_rw_t主要包含class_ro_t、protocols(協議)、properties(屬性)、methods(方法列表),對於協議,屬性和方法列表的數據結構是二維數組

class_ro_t

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  • class_ro_t主要包含name(名字)、ivars(成員變量)、protocols(協議)、properties(屬性)、methodList(方法列表),對於成員變量、協議、屬性和方法列表的數據結構是一維數組,與class_rw_t的區別在:在class_rw_t中一般存放的是分類的一些內容,而在class_ro_t中一般存放類原始的一些內容和信息(個人理解)

method_t

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  • method_t是一個結構體類型,主要包括SEL類型的name(方法的名稱)、types(對應的是函數的返回值和參數的組合)、IMP類型的imp(無類型的函數指針,對應函數體)

Type Encodings

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  • const char* types是一個不可變得字符指針,它的組成結構如上圖所示,首先第一位是返回值,後面是參數,**為啥第一位置是返回值呢?**因為我們定義一個函數的時候,函數的參數可以有多個,但是返回值只能有一個,如果沒有返回值,那麼返回值的類型可以用void來修飾,所以返回值佔據types中的第一個位置

  • 舉個栗子,例如在OC中- (void)aMethod;這個方法,它的返回值是void類型的,沒有參數,它對應的types就是[email protected]:

  • 首先v對應的事返回值(void類型),@對應的是參數1(id類型),:對應的事參數2(SEL),這個解釋一下:當我們調用一個方法或者說是方法消息傳遞時到runtime層面會轉化成調用objc_msgSend方法,這個函數中的第一個參數和第二個參數是不可變的(固定的),第一個參數必須是id類型的,及消息的接受者(self),第二個參數表示是一個選擇器,所以用這樣一個字符串來表示

整體數據結構

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