iOS Runtime 小结

程序运行以后的内存管理。 OC具备动态特性，即运行时才检查对象类型和方法实现。

1 源码下载

opensource.apple.com。

2 SEL -> IMP，方法查找

hit / miss / add。

缓存方法列表 -> 对象方法列表 -> 父类的方法列表 -> 消息转发机制 -> 抛异常

2.1 SEL只认方法名，OC不支持函数重载

3 Class对象

3.1 Class对象和metaClass对象

/*
传入 instance 对象，返回 class 对象
传入 class 对象，返回 meta-class 对象
传入 meta-class 对象，返回 NSObject 基类的 meta-class 对象
*/
Class object_getClass(id obj)
//只能返回类对象，不管调用几回
- (Class)class、 + (Class)class
//未测试，拿不到meta类的类名，NSStringFromClass又要调用class方法，又回到普通
Class objc_getClass(const char *aClassName)
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3.2 类方法中的self

1. +方法中的self，表示Class对象。
2. Class对象可调用的methodlist，保存在metaClass对象中。 类方法中，用self调用函数，只在Class对象可调用的methodlist中查找。

3.3 super

内部实现，见Runtime源码

3.3.1 self调用[super method]，父类method方法中的[self xxx]

1. [self method]和[super method]的调用对象都是self，super的意思是从父类的方法列表中找method(找不到，就去父类的父类中找)。
2. 案例：被调用的[super method]方法中，调用了[self amethod] 这里self的调用先从obj本身的方法列表中找amethod。

3.3.2 [super class]为何返回值和[self class]同样

由于都是调用的NSObect的-(Class)class方法，实现以下:

return objc_getClass(self);
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3.4 UIView的动画中使用self会不会有循环引用？

不会，由于，不管self是谁，都不会去引用UIView。 下面的代码中，

1. UIView.animate类方法中的self，是drawFollowing:实例方法中的隐藏参数。
2. UIView类方法的block，正常捕获self。

- (void)drawFollowing:(CGPoint)previousPoint
{
    CGRect frame = CGRectZero;
   UIImageView *aview = [self createImageView:frame];
    [UIView animateWithDuration:2
                          delay:0
         usingSpringWithDamping:1
          initialSpringVelocity:0
                        options:UIViewAnimationOptionCurveEaseInOut
                     animations:^{
                         //这里是2秒后的状态，因此rect.size.width=0没问题
                             aimageView.alpha = 0.7;
                             CGRect rect = imageView.frame;
                             rect.size.width = 0;
                             rect.size.height = 0;
//self
                             imageView.transform=CGAffineTransformMakeRotation(M_PI/[self getRandomNumber:1 to:6]);
                             imageView.frame = rect;
                         }
                     }
     ];
}
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4. Swizzling， class_addMethod

1. +load方法中交换
2. dispatch_once
3. 类方法swizz，会用到object_getClass

4.1 可能出现的死循环

1. 若是继承关系中的两个类 都 进行了同名方法的swizzling，会出现死循环。
2. 解决方法：只在某个结点进行swizzling（如UIViewController），或只在叶子结点交换（很差）。
3. 死循环缘由：就是3.3节super的问题致使

4.2 有就交换，没有就添加

4.3 类簇和Swizzling

对类簇的理解，只停留在诸如NSArray这种集合类上。

1. 类簇能够看出是抽象工厂模式，根据输入、构造方法，返回不一样的子类。
2. 类簇主要是要注意Swizzling 对类簇进行swizz，须要知道内部结构

5. property

5.1 property & dynamic & synthesize

@dynamic，不生成实例变量、getter/setter。 @synthesize，自动合成getter/setter，实例变量。iOS6以后，编译器有了，属性自动合成，无需此句了。

5.2 property & 实例变量

\	父类属性	dynamic	category声明的属性	@implemetaion A{NSString * aInstance}
Ivar*	不含	不含	不含	包含
objc_property_t *	不含	包含	包含	不含

5.3 property & category & 关联对象 & KVO

5.3.1 加载时机

1. category添加的属性和方法，编译阶段已经链接好了，运行时，加载Class对象的时候，所有加入属性列表和方法列表中，不影响方法查找流程。

2. category添加的同名方法会覆盖原类中的方法，不管是否import category。

3. 多个category，+load方法不会分类覆盖，而是按照project.pbxproj文件中PBXSourcesBuildPhase的顺序依次执行。

4. 多个category，+initialize方法，只会有一个生效，project.pbxproj文件中PBXSourcesBuildPhase中最后的category。

5. 多个category，实例方法，会覆盖，只会有一个生效，是谁由编译器决定。

5.3.2 属性，只添加了getter/setter，没有添加成员变量

@dynamic pages;
- (void)setPages:(NSArray *)pages {
    objc_setAssociatedObject(self, _cmd, pages, OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC);
}
- (NSArray *)pages {
    return objc_getAssociatedObject(self, @selector(pages));
}
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5.3.3 添加基础类型的属性， 装箱拆箱

- (void)setBb:(NSInteger)bb {
    objc_setAssociatedObject(self, @selector(bb), @(bb), OBJC_ASSOCIATION_RETAIN);
}
- (long)bb {
    NSLog(@"Current method: %@ %@",[self class],NSStringFromSelector(_cmd));
    return [objc_getAssociatedObject(self, _cmd) integerValue];
}
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5.3.4 使关联对象添加的属性能够被KVO

- (void)setPageView:(MyPageView *) pageView{
    [self willChangeValueForKey:@"pageView"];
    objc_setAssociatedObject(self, @selector(pageView),
                             pageView,
                             OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC);
    [self didChangeValueForKey:@"pageView"];
}
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6. 反射

#import "objc/runtime.h"

复制代码

unsigned int count = 0;

Ivar *ivars = class_copyIvarList([self class], &count);

    for (int i=0; i < count; i++) {

        Ivar const ivar = ivars[i];

        //获取属性名

        NSString *key = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getName(ivar)];

        //获取属性值，小心crash

        id value = [self valueForKey:key];

    }

if(ivars){

    free(ivars);
}

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对方法的反射，是针对.m的。 注意，方法反射，只能拿到-方法（静态方法拿不到），拿不到父类的方法，能够拿到分类方法。

7 autoreleasepool

每一个线程都会自动建立本身最外层的autorealsepool。 autoreleasepool能够嵌套。

没有手动建立autoreleasepool的状况下，等到线程执行 下一次事件循环（如for循环总体结束后、线程执行完等）时，才去清空再也不使用的对象。 对于频繁的文件操做、for循环中的图片等操做，使用单独的autoreleasepool可能会下降memory peak。（eoc-34）

注意：这里提到了事件循环，不必定是RunLoop，只是一个生命周期的概念？由于子线程不会自动建立RunLoop。

8 消息转发

消息转发

缓存方法列表 -> 对象的方法列表 -> 父类的方法列表 -> 动态方法解析 -> 消息转发。 应用场景，除了捕获Crash，暂时没找到，并且捕获Crash有更好的方式。

消息转发有三个阶段

1. 本身处理
2. 转发给另外一个类的某方法
3. 转发给能够不止一个类的某些方法

//本身处理
+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel {} (实例方法)
+ (BOOL)resolveClassMethod:(SEL)sel {} (类方法)

//转发给其余类的其余方法
- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector {}

//
//第一个要求返回一个方法签名，第二个方法转发具体的实现。两者相互依赖，只有返回了正确的方法签名，才会执行第二个方法。
- (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector {}
- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation {}

// ViewController.m 中
- (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector {
    //下面几行是告诉编译器，不要对特定类型（未声明方法）报警
     #pragma clang diagnostic push
     #pragma clang diagnostic ignored "-Wundeclared-selector"
     if (aSelector == @selector(myTestPrint:)) {
         #pragma clang diagnostic pop
         return [NSMethodSignature signatureWithObjCTypes:"v@:@"];
    }
     return [super methodSignatureForSelector:aSelector];
}

- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation {
     Person *person = [Person new];
     Animal *animal = [Animal new];
     if ([person respondsToSelector:anInvocation.selector]) {
          [anInvocation invokeWithTarget:person];
     }
     if ([animal respondsToSelector:anInvocation.selector]) {
          [anInvocation invokeWithTarget:animal];
     }
}
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8.1 ObjcType

//在NSMethodSignature.h中
+ (nullable NSMethodSignature *)signatureWithObjCTypes:(const char *)types; //1

//在NSObject.h中
- (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector OBJC_SWIFT_UNAVAILABLE(""); //2
+ (NSMethodSignature *)instanceMethodSignatureForSelector:(SEL)aSelector OBJC_SWIFT_UNAVAILABLE(""); //3
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NSMethodSignature是方法签名，是用来记录返回值类型和参数类型的一个对象。 2和3两个方法是根据SEL来构造NSMethodSignature 1是根据ObjCTypes来构造NSMethodSignature ObjCTypes是一个是字符串数组，该数组包含了方法的类型编码

- (void)saySth:(Something *)sth;
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其ObjcTypes就是 "v@:@"，有两种方式获取该字符串

• 直接查表。在Type Encodings里面列出了对应关系。
• 使用 @encode()计算。（ NSLog(@"%s",@encode(BOOL))的结果为B ）

举例，消息转发中

[sbody saySth:sth];
//-> void objc_msgSend(sbody, @selector(saySth:), sth);
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v@:@ 各符号含义以下，

• v 指代void，（连起来，是 返回值void）
• @ 指代对象，（连起来，是 消息的接受者，即sbody）
• : 指代SEL
• @ 指代对象，（连起来，是 消息的参数，即sth）

9 引用计数、weak、isa、SideTable

1. 引用计数 isa管理对象的引用计数

   1. 增长时，若是引用数超过2^8-1，就会减半，把一半的值保存在SideTable中。
   2. 减小时，若是引用数<0，若是SideTable中有，就从SideTable中取一半出来，若是发现引用数为0，就会作dealloc处理，释放内存、weak表

2. SideTables，全局变量，容量为64的数组，数组元素是SideTable 一个obj对应一个SideTable。 一个SideTable对应多个Obj。

这里有一个二次hash，缘由：SideTables最大是64。能够理解为大小表，下降索引量，另外联系到hash冲突是用index+1的方式，而不是拉链法，也多是为了下降hash冲突的可能性。 第一次，是obj->SideTables 第二次，是obj->计数表、弱引用表

3. SideTable，聚合了计数表和弱引用表 实际上，若是不看SideTables，而后把计数表、弱引用表移到SideTables中。结构就很是清晰了。

数据结构, 见Runtime源码

10 内存分布

1. 内存中的五大区域.

   1. 栈: 存储局部变量.
   2. BSS段: 存储未初始化的全局变量、静态变量.
   3. 数据段(常量区): 存储已经初始化的全局变量、静态变量、常量数据.
   4. 堆: 其余对象.
   5. 代码段:存储程序的代码.

2. 类加载.

   1. 当建立对象的时候，访问这个类
   2. 若是只是声明类指针的时候，也会访问这个类，以肯定这个类型是否存在。
   3. 当类第一次被import的时候，会将类存储到代码段之中。
      1. 将类的代码以字符串的形式存储在代码段中。
      2. 只有类第1次被访问的时候,才会有类加载。
      3. 一旦类被加载到代码区，直到程序结束的时候才会被回收。

3. 内存对齐

   • 64位地址空间中，oc对象的指针为8字节。
   • 对于指针对内存空间的可能浪费，苹果采用了Tagged Pointer技术。 即，若是指针所指对象的内容能够用8字节（实际上是小于8字节，由于还有标志位）表示，该指针自己就会存储内容。该方案应用在了NSData，NSString，NSNumber中。
   • 也所以，isa并不必定是一个真正的对象，可是object_getClass能够获取到对象的类型。