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1. IOS面试考察(一)：runtime相关问题
1.1 runtime相关问题
runtime是iOS开发最核心的知识了，如果下面的问题都解决了，那么对runtime的理解已经很深了。 runtime已经开源了，这有一份别人调试好可运行的源码objc-runtime，也可以去官网找objc4
官方的代码下载下来要让它运行起来，是需要花费一点时间去填坑的。我这里提供一下已经填好坑，可以直接编译运行的objc4_750代码：
- objc4_750可编译代码：链接:pan.baidu.com/s/1y0GgOOpF… 密码:gmlx
- objc4_756.2可编译代码：链接:pan.baidu.com/s/15hzKJ12U… 密码:azet
先思考一下下面的这些问题，看你能回答出多少：
- runtime怎么添加属性、方法等
- runtime 如何实现 weak 属性
- runtime如何通过selector找到对应的IMP地址？（分别考虑类方法和实例方法）
- 使用runtime Associate方法关联的对象，需要在主对象dealloc的时候释放么？
- _objc_msgForward函数是做什么的？直接调用它将会发生什么？
- 能否向编译后得到的类中增加实例变量？能否向运行时创建的类中添加实例变量？为什么？
- 简述下Objective-C中调用方法的过程（runtime）
- 什么是method swizzling（俗称黑魔法）
我们先来简单了解一下runtime的3个简单问题：
- 什么是runtime?
- 为啥要用runtime?
- runtime有什么作用？
-
- 什么是runtime?
- runtime本质上是一套比较底层的C语言，C++ ,汇编组成的API。我们有称为运行时，在runtime的底层很多实现为了性能效率方面，都直接用汇编代码。
- 我们平时编写的OC代码，需要runtime来创建类和对象，进行消息发送和转发，其实最终会转换成Runtime的C语言代码。
- runtime是将数据类型的确定由编译时推迟到了运行时。
-
- 为啥要用runtime?
- OC是一门动态语言，它会将一些工作放在代码的运行时才去处理而并非编译时，因此编译器是不够，我们还需要一个运行时系统来处理编译后的代码。
- runtime基本是用C语言和汇编语言写的，苹果和GNU各自维护一个开源的runtime版本，这两个版本之间都高度的保持一致。
-
- runtime有什么作用？
- 消息传递、转发<消息机制>
- 访问私有变量 --eg:(UITextFiled 的修改）
- 交换系统方法 --eg:(拦截--防止button连续点击）
- 动态增加方法
- 为分类增加属性
- 字典转模型 -- eg:(YYModel， MJModel）
接下来我们来给出runtime面试问题的解答，可能不完善，欢迎补充。
1.1.1 runtime怎么添加属性、方法等
ivar表示成员变量 class_addIvar class_addMethod class_addProperty class_addProtocol class_replaceProperty
1.1.1.1 动态添加属性
- 需求:给
NSObject添加一个name属性,动态添加属性 -> runtime
思路：
- 给NSObject添加分类，在分类中添加属性。问题：@property在分类中作用:仅仅是生成get,set方法声明，不会生成get,set方法实现和下划线成员属性，所以要在.m文件实现setter/getter方法，用static保存下滑线属性，这样一来，当对象销毁时，属性无法销毁。
- 用runtime动态添加属性：本质是让属性与某个对象产生一段关联 使用场景:给系统的类添加属性时。
实现代码如下：
#import <objc/message.h>
@implementation NSObject (Property)
//static NSString *_name; //通过这样去保存属性没法做到对象销毁，属性也销毁，static依然会让属性存在缓存池中，所以需要动态的添加成员属性
// 只要想调用runtime方法,思考:谁的事情
-(void)setName:(NSString *)name
{
// 保存name
// 动态添加属性 = 本质:让对象的某个属性与值产生关联
/*
object:保存到哪个对象中
key:用什么属性保存 属性名
value:保存值
policy:策略,strong,weak
objc_setAssociatedObject(<#id object#>, <#const void *key#>, <#id value#>, <#objc_AssociationPolicy policy#>)
*/
objc_setAssociatedObject(self, "name", name, OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC);
// _name = name;
}
- (NSString *)name
{
return objc_getAssociatedObject(self, "name");
// return _name;
}
@end
1.1.1.1.1 自动生成属性
开发中，从网络数据中解析出字典数组，将数组转为模型时，如果有几百个key需要用，要写很多@property成员属性，下面提供一个万能的方法，可直接将字典数组转为全部@property成员属性，打印出来，这样直接复制在模型中就好了。
- 自动生成属性代码如下：
#import "NSDictionary+PropertyCode.h"
@implementation NSDictionary (PropertyCode)
//通过这个方法，自动将字典转成模型中需要用的属性代码
// 私有API:真实存在,但是苹果没有暴露出来,不给你。如BOOL值，不知道类型，打印得知是__NSCFBoolean，但是无法敲出来，只能用NSClassFromString(@"__NSCFBoolean")
// isKindOfClass：判断下是否是当前类或者子类，BOOL是NSNumber的子类，要先判断BOOL
- (void)createPropetyCode
{
// 模型中属性根据字典的key
// 有多少个key,生成多少个属性
NSMutableString *codes = [NSMutableString string];
// 遍历字典
[self enumerateKeysAndObjectsUsingBlock:^(id _Nonnull key, id _Nonnull value, BOOL * _Nonnull stop) {
NSString *code = nil;
// NSLog(@"%@",[value class]);
if ([value isKindOfClass:[NSString class]]) {
code = [NSString stringWithFormat:@"@property (nonatomic, strong) NSString *%@;",key];
} else if ([value isKindOfClass:NSClassFromString(@"__NSCFBoolean")]){
code = [NSString stringWithFormat:@"@property (nonatomic, assign) BOOL %@;",key];
} else if ([value isKindOfClass:[NSNumber class]]) {
code = [NSString stringWithFormat:@"@property (nonatomic, assign) NSInteger %@;",key];
} else if ([value isKindOfClass:[NSArray class]]) {
code = [NSString stringWithFormat:@"@property (nonatomic, strong) NSArray *%@;",key];
} else if ([value isKindOfClass:[NSDictionary class]]) {
code = [NSString stringWithFormat:@"@property (nonatomic, strong) NSDictionary *%@;",key];
}
// 拼接字符串
[codes appendFormat:@"%@\n",code];
}];
NSLog(@"%@",codes);
}
@end
1.1.1.1.2 KVC字典转模型
- 需求:就是在开发中,通常后台会给你很多数据,但是并不是每个数据都有用,这些没有用的数据,需不需要保存到模型中。
有很多第三方框架都是基于这些原理去实现的，如
YYModel,MJModel.
实现代码如下：
@implementation Status
+ (instancetype)statusWithDict:(NSDictionary *)dict{
// 创建模型
Status *s = [[self alloc] init];
// 字典value转模型属性保存
[s setValuesForKeysWithDictionary:dict];
// s.reposts_count = dict[@"reposts_count"];
// 4️⃣MJExtension:可以字典转模型,而且可以不用与字典中属性一一对应,runtime,遍历模型中有多少个属性,直接去字典中取出对应value,给模型赋值
// 1️⃣setValuesForKeysWithDictionary:方法底层实现：遍历字典中所有key,去模型中查找对应的属性,把值给模型属性赋值，即调用下面方法：
/*
[dict enumerateKeysAndObjectsUsingBlock:^(id _Nonnull key, id _Nonnull obj, BOOL * _Nonnull stop) {
// source
// 这行代码才是真正给模型的属性赋值
[s setValue:dict[@"source"] forKey:@"source"]; //底层实现是：
2️⃣ [s setValue:dict[@"source"] forKey:@"source"];
1.首先会去模型中查找有没有setSource方法,直接调用set方法 [s setSource:dict[@"source"]];
2.去模型中查找有没有source属性,source = dict[@"source"]
3.去查找有没有_source属性,_source = dict[@"source"]
4.调用对象的 setValue:forUndefinedKey:直接报错
[s setValue:obj forKey:key];
}];
*/
return s;
}
// 3️⃣用KVC，不想让系统报错，重写系统方法思想:
// 1.想给系统方法添加功能
// 2.不想要系统实现
- (void)setValue:(id)value forUndefinedKey:(NSString *)key
{
}
@end
1.1.1.1.3 MJExtention的底层实现
#import "NSObject+Model.h"
#import <objc/message.h>
// class_copyPropertyList(<#__unsafe_unretained Class cls#>, <#unsigned int *outCount#>) 获取属性列表
@implementation NSObject (Model)
/**
字典转模型
@param dict 传入需要转模型的字典
@return 赋值好的模型
*/
+ (instancetype)modelWithDict:(NSDictionary *)dict
{
id objc = [[self alloc] init];
//思路： runtime遍历模型中属性,去字典中取出对应value,在给模型中属性赋值
// 1.获取模型中所有属性 -> 保存到类
// ivar:下划线成员变量 和 Property:属性
// 获取成员变量列表
// class:获取哪个类成员变量列表
// count:成员变量总数
//这个方法得到一个装有成员变量的数组
//class_copyIvarList(<#__unsafe_unretained Class cls#>, <#unsigned int *outCount#>)
int count = 0;
// 成员变量数组 指向数组第0个元素
Ivar *ivarList = class_copyIvarList(self, &count);
// 遍历所有成员变量
for (int i = 0; i < count; i++) {
// 获取成员变量 user
Ivar ivar = ivarList[i];
// 获取成员变量名称，即将C语言的字符转为OC字符串
NSString *ivarName = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getName(ivar)];
// 获取成员变量类型，用于获取二级字典的模型名字
NSString *type = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getTypeEncoding(ivar)];
// 将type这样的字符串@"@\"User\"" 转成 @"User"
type = [type stringByReplacingOccurrencesOfString:@"@\"" withString:@""];
type = [type stringByReplacingOccurrencesOfString:@"\"" withString:@""];
// 成员变量名称转换key，即去掉成员变量前面的下划线
NSString *key = [ivarName substringFromIndex:1];
// 从字典中取出对应value dict[@"user"] -> 字典
id value = dict[key];
// 二级转换
// 并且是自定义类型,才需要转换
if ([value isKindOfClass:[NSDictionary class]] && ![type containsString:@"NS"]) { // 只有是字典才需要转换
Class className = NSClassFromString(type);
// 字典转模型
value = [className modelWithDict:value];
}
// 给模型中属性赋值 key:user value:字典 -> 模型
if (value) {
[objc setValue:value forKey:key];
}
}
return objc;
}
@end
1.1.1.1.4 自动序列化
- 用runtime提供的函数遍历Model自身所有属性，并对属性进行encode和decode操作。
在Model的基类中重写方法：
- (id)initWithCoder:(NSCoder *)aDecoder {
if (self = [super init]) {
unsigned int outCount;
Ivar * ivars = class_copyIvarList([self class], &outCount);
for (int i = 0; i < outCount; i ++) {
Ivar ivar = ivars[i];
NSString * key = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getName(ivar)];
[self setValue:[aDecoder decodeObjectForKey:key] forKey:key];
}
}
return self;
}
- (void)encodeWithCoder:(NSCoder *)aCoder {
unsigned int outCount;
Ivar * ivars = class_copyIvarList([self class], &outCount);
for (int i = 0; i < outCount; i ++) {
Ivar ivar = ivars[i];
NSString * key = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getName(ivar)];
[aCoder encodeObject:[self valueForKey:key] forKey:key];
}
}
1.1.1.2 动态添加方法
- 开发使用场景：如果一个类方法非常多，加载类到内存的时候也比较耗费资源，需要给每个方法生成映射表，可以使用动态给某个类，添加方法解决。
可能的面试题：有没有使用performSelector，其实主要想问你有没有动态添加过方法。
动态添加方法代码实现：
@implementation ViewController
- (void)viewDidLoad {
[super viewDidLoad];
// Do any additional setup after loading the view, typically from a nib.
Person *p = [[Person alloc] init];
// 默认person，没有实现eat方法，可以通过performSelector调用，但是会报错。
// 动态添加方法就不会报错
[p performSelector:@selector(eat)];
}
@end
@implementation Person
// void(*)()
// 默认方法都有两个隐式参数，
void eat(id self,SEL sel)
{
NSLog(@"%@ %@",self,NSStringFromSelector(sel));
}
// 当一个对象调用未实现的方法，会调用这个方法处理,并且会把对应的方法列表传过来.
// 刚好可以用来判断，未实现的方法是不是我们想要动态添加的方法
+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel
{
if (sel == @selector(eat)) {
// 动态添加eat方法
// 第一个参数：给哪个类添加方法
// 第二个参数：添加方法的方法编号
// 第三个参数：添加方法的函数实现（函数地址）
// 第四个参数：函数的类型，(返回值+参数类型) v:void @:对象->self :表示SEL->_cmd
class_addMethod(self, @selector(eat), eat, "v@:");
}
return [super resolveInstanceMethod:sel];
}
@end
1.1.1.3 类,对象的关联对象
OC的分类允许给分类添加属性，但不会自动生成getter、setter方法 所以常规的仅仅添加之后，调用的话会crash。
关联对象不是为类\对象添加属性或者成员变量(因为在设置关联后也无法通过ivarList或者propertyList取得) ，而是为类添加一个相关的对象，通常用于存储类信息，例如存储类的属性列表数组，为将来字典转模型的方便。
runtime关联对象的API：
//关联对象
void objc_setAssociatedObject(id object, const void *key, id value, objc_AssociationPolicy policy)
//获取关联的对象
id objc_getAssociatedObject(id object, const void *key)
//移除关联的对象
void objc_removeAssociatedObjects(id object)
- 给分类添加属性：
@implementation ViewController
- (void)viewDidLoad {
[super viewDidLoad];
// 给系统NSObject类动态添加属性name
NSObject *objc = [[NSObject alloc] init];
objc.name = @"孔雨露";
NSLog(@"%@",objc.name);
}
@end
// 定义关联的key
static const char *key = "name";
@implementation NSObject (Property)
- (NSString *)name
{
// 根据关联的key，获取关联的值。
return objc_getAssociatedObject(self, key);
}
- (void)setName:(NSString *)name
{
// 第一个参数：给哪个对象添加关联
// 第二个参数：关联的key，通过这个key获取
// 第三个参数：关联的value
// 第四个参数:关联的策略
objc_setAssociatedObject(self, key, name, OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC);
}
@end
- 给对象添加关联对象： 比如alertView,一般传值，使用的是alertView的tag属性。我们想把更多的参数传给alertView代理：
/**
* 删除点击
* @param recId 购物车ID
*/
- (void)shopCartCell:(BSShopCartCell *)shopCartCell didDeleteClickedAtRecId:(NSString *)recId
{
UIAlertView *alert = [[UIAlertView alloc] initWithTitle:@"" message:@"确认要删除这个宝贝" delegate:self cancelButtonTitle:@"取消" otherButtonTitles:@"确定", nil];
/*
objc_setAssociatedObject方法的参数解释:
第一个参数: id object, 当前对象
第二个参数: const void *key, 关联的key，是c字符串
第三个参数: id value, 被关联的对象的值
第四个参数: objc_AssociationPolicy policy关联引用的规则
*/
// 传递多参数
objc_setAssociatedObject(alert, "suppliers_id", @"1", OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC);
objc_setAssociatedObject(alert, "warehouse_id", @"2", OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC);
alert.tag = [recId intValue];
[alert show];
}
/**
* 确定删除操作
*/
- (void)alertView:(UIAlertView *)alertView clickedButtonAtIndex:(NSInteger)buttonIndex {
if (buttonIndex == 1) {
NSString *warehouse_id = objc_getAssociatedObject(alertView, "warehouse_id");
NSString *suppliers_id = objc_getAssociatedObject(alertView, "suppliers_id");
NSString *recId = [NSString stringWithFormat:@"%ld",(long)alertView.tag];
}
}
1.1.2 runtime 如何实现 weak 属性
- 首先要搞清楚weak属性的特点:
weak策略表明该属性定义了一种“非拥有关系” (nonowning relationship)。为这种属性设置新值时，设置方法既不保留新值，也不释放旧值。此特质同assign类似;然而在属性所指的对象遭到摧毁时，属性值也会清空(nil out)
- 那么runtime如何实现weak变量的自动置nil？
runtime对注册的类，会进行布局，会将 weak 对象放入一个 hash 表中。用 weak 指向的对象内存地址作为 key，当此对象的引用计数为0的时候会调用对象的 dealloc 方法，假设 weak 指向的对象内存地址是a，那么就会以a为key，在这个 weak hash表中搜索，找到所有以a为key的 weak 对象，从而设置为 nil。
- weak属性需要在dealloc中置nil么?
在ARC环境无论是强指针还是弱指针都无需在 dealloc 设置为 nil ， ARC 会自动帮我们处理 即便是编译器不帮我们做这些，weak也不需要在dealloc中置nil 在属性所指的对象遭到摧毁时，属性值也会清空
objc// 模拟下weak的setter方法，大致如下
- (void)setObject:(NSObject *)object{
objc_setAssociatedObject(self, "object", object, OBJC_ASSOCIATION_ASSIGN);
[object cyl_runAtDealloc:^{ _object = nil; }];
}
先看下 runtime 里源码的实现：具体完整实现参照 objc/objc-weak.h 。
/**
* The internal structure stored in the weak references table.
* It maintains and stores
* a hash set of weak references pointing to an object.
* If out_of_line==0, the set is instead a small inline array.
*/
#define WEAK_INLINE_COUNT 4
struct weak_entry_t {
DisguisedPtr<objc_object> referent;
union {
struct {
weak_referrer_t *referrers;
uintptr_t out_of_line : 1;
uintptr_t num_refs : PTR_MINUS_1;
uintptr_t mask;
uintptr_t max_hash_displacement;
};
struct {
// out_of_line=0 is LSB of one of these (don't care which)
weak_referrer_t inline_referrers[WEAK_INLINE_COUNT];
};
};
};
/**
* The global weak references table. Stores object ids as keys,
* and weak_entry_t structs as their values.
*/
struct weak_table_t {
weak_entry_t *weak_entries;
size_t num_entries;
uintptr_t mask;
uintptr_t max_hash_displacement;
};
我们可以设计一个函数（伪代码）来表示上述机制：
objc_storeWeak(&a, b)函数：
objc_storeWeak函数把第二个参数--赋值对象（b）的内存地址作为键值key，将第一个参数--weak修饰的属性变量（a）的内存地址（&a）作为value，注册到weak表中。如果第二个参数（b）为0（nil），那么把变量（a）的内存地址（&a）从weak表中删除，
你可以把objc_storeWeak(&a, b)理解为：objc_storeWeak(value, key)，并且当key变nil，将value置nil。
在b非nil时，a和b指向同一个内存地址，在b变nil时，a变nil。此时向a发送消息不会崩溃：在Objective-C中向nil发送消息是安全的。
而如果a是由 assign 修饰的，则： 在 b 非 nil 时，a 和 b 指向同一个内存地址，在 b 变 nil 时，a 还是指向该内存地址，变野指针。此时向 a 发送消息极易崩溃。
下面我们将基于objc_storeWeak(&a, b)函数，使用伪代码模拟“runtime如何实现weak属性”：
// 使用伪代码模拟：runtime如何实现weak属性
id obj1;
objc_initWeak(&obj1, obj);
/*obj引用计数变为0，变量作用域结束*/
objc_destroyWeak(&obj1);
下面对用到的两个方法objc_initWeak和objc_destroyWeak做下解释：
总体说来，作用是： 通过
objc_initWeak函数初始化“附有weak修饰符的变量（obj1）”，在变量作用域结束时通过objc_destoryWeak函数释放该变量（obj1）。
下面分别介绍下方法的内部实现：
objc_initWeak函数的实现是这样的：在将“附有weak修饰符的变量（obj1）”初始化为0（nil）后，会将“赋值对象”（obj）作为参数，调用objc_storeWeak函数。
obj1 = 0；
obj_storeWeak(&obj1, obj);
也就是说：weak 修饰的指针默认值是 nil （在Objective-C中向nil发送消息是安全的）。
然后obj_destroyWeak函数将0（nil）作为参数，调用objc_storeWeak函数。objc_storeWeak(&obj1, 0);
前面的源代码与下列源代码相同。
// 使用伪代码模拟：runtime如何实现weak属性
id obj1;
obj1 = 0;
objc_storeWeak(&obj1, obj);
/* ... obj的引用计数变为0，被置nil ... */
objc_storeWeak(&obj1, 0);
objc_storeWeak 函数把第二个参数--赋值对象（obj）的内存地址作为键值，将第一个参数--weak修饰的属性变量（obj1）的内存地址注册到 weak 表中。如果第二个参数（obj）为0（nil），那么把变量（obj1）的地址从 weak 表中删除，
使用伪代码是为了方便理解，下面我们“真枪实弹”地实现下：
- 如何让不使用weak修饰的@property，拥有weak的效果。
我们从setter方法入手：
（注意以下的 cyl_runAtDealloc 方法实现仅仅用于模拟原理，如果想用于项目中，还需要考虑更复杂的场景，想在实际项目使用的话，可以使用ChenYilong 写的一个库 CYLDeallocBlockExecutor ）
- (void)setObject:(NSObject *)object
{
objc_setAssociatedObject(self, "object", object, OBJC_ASSOCIATION_ASSIGN);
[object cyl_runAtDealloc:^{
_object = nil;
}];
}
也就是有两个步骤：
(1) 在setter方法中做如下设置：
objc_setAssociatedObject(self, "object", object, OBJC_ASSOCIATION_ASSIGN);
(2), 在属性所指的对象遭到摧毁时，属性值也会清空(nil out)。做到这点，同样要借助 runtime：
//要销毁的目标对象
id objectToBeDeallocated;
//可以理解为一个“事件”：当上面的目标对象销毁时，同时要发生的“事件”。
id objectWeWantToBeReleasedWhenThatHappens;
objc_setAssociatedObject(objectToBeDeallocted,
someUniqueKey,
objectWeWantToBeReleasedWhenThatHappens,
OBJC_ASSOCIATION_RETAIN);
知道了思路，我们就开始实现 cyl_runAtDealloc 方法，实现过程分两部分：
- 第一部分：创建一个类，可以理解为一个“事件”：当目标对象销毁时，同时要发生的“事件”。借助 block 执行“事件”。
// 这个类，可以理解为一个“事件”：当目标对象销毁时，同时要发生的“事件”。借助block执行“事件”。
typedef void (^voidBlock)(void);
@interface CYLBlockExecutor : NSObject
- (id)initWithBlock:(voidBlock)block;
@end
@interface CYLBlockExecutor() {
voidBlock _block;
}
@implementation CYLBlockExecutor
- (id)initWithBlock:(voidBlock)aBlock
{
self = [super init];
if (self) {
_block = [aBlock copy];
}
return self;
}
- (void)dealloc
{
_block ? _block() : nil;
}
@end
- 第二部分：核心代码：利用runtime实现cyl_runAtDealloc方法
// 利用runtime实现cyl_runAtDealloc方法
#import "CYLBlockExecutor.h"
const void *runAtDeallocBlockKey = &runAtDeallocBlockKey;
@interface NSObject (CYLRunAtDealloc)
- (void)cyl_runAtDealloc:(voidBlock)block;
@end
@implementation NSObject (CYLRunAtDealloc)
- (void)cyl_runAtDealloc:(voidBlock)block
{
if (block) {
CYLBlockExecutor *executor = [[CYLBlockExecutor alloc] initWithBlock:block];
objc_setAssociatedObject(self,
runAtDeallocBlockKey,
executor,
OBJC_ASSOCIATION_RETAIN);
}
}
@end
使用方法： 导入#import "CYLNSObject+RunAtDealloc.h",然后就可以使用了：
NSObject *foo = [[NSObject alloc] init];
[foo cyl_runAtDealloc:^{
NSLog(@"正在释放foo!");
}];
1.1.2.1 runtime如何实现weak变量的自动置nil？
runtime对注册的类， 会进行布局，对于weak对象会放入一个hash表中。 用weak指向的对象内存地址作为key，当此对象的引用计数为0的时候会dealloc，假如weak指向的对象内存地址是a，那么就会以a为键， 在这个weak表中搜索，找到所有以a为键的weak对象，从而设置为 nil。
我们可以设计一个函数（伪代码）来表示上述机制：
objc_storeWeak(&a, b)函数：
-
objc_storeWeak函数把第二个参数--赋值对象（b）的内存地址作为键值key，将第一个参数--weak修饰的属性变量（a）的内存地址（&a）作为value，注册到weak表中。如果第二个参数（b）为0（nil），那么把变量（a）的内存地址（&a）从weak表中删除， -
你可以把
objc_storeWeak(&a, b)理解为：objc_storeWeak(value, key)，并且当key变nil，将value置nil。 -
在b非
nil时，a和b指向同一个内存地址，在b变nil时，a变nil。此时向a发送消息不会崩溃：在Objective-C中向nil发送消息是安全的。 -
而如果a是由
assign修饰的，则： 在b非nil时，a和b指向同一个内存地址，在b变nil时，a还是指向该内存地址，变野指针。此时向a发送消息极易崩溃。
下面我们将基于objc_storeWeak(&a, b)函数，使用伪代码模拟“runtime如何实现weak属性”：
id obj1;
objc_initWeak(&obj1, obj);
/*obj引用计数变为0，变量作用域结束*/
objc_destroyWeak(&obj1);
下面对用到的两个方法objc_initWeak和objc_destroyWeak做下解释：
总体说来，作用是： 通过objc_initWeak函数初始化“附有weak修饰符的变量（obj1）”，在变量作用域结束时通过objc_destoryWeak函数释放该变量（obj1）。
下面分别介绍下方法的内部实现：
objc_initWeak函数的实现是这样的：在将“附有weak修饰符的变量（obj1）”初始化为0（nil）后，会将“赋值对象”（obj）作为参数，调用objc_storeWeak函数。
obj1 = 0；
obj_storeWeak(&obj1, obj);
也就是说：weak 修饰的指针默认值是 nil （在Objective-C中向nil发送消息是安全的）
然后obj_destroyWeak函数将0（nil）作为参数，调用objc_storeWeak函数。
objc_storeWeak(&obj1, 0);
id obj1;
obj1 = 0;
objc_storeWeak(&obj1, obj);
/* ... obj的引用计数变为0，被置nil ... */
objc_storeWeak(&obj1, 0);
objc_storeWeak函数把第二个参数--赋值对象（obj）的内存地址作为键值，将第一个参数--weak修饰的属性变量（obj1）的内存地址注册到 weak 表中。如果第二个参数（obj）为0（nil），那么把变量（obj1）的地址从weak表中删除。
1.1.3 runtime如何通过selector找到对应的IMP地址？（分别考虑类方法和实例方法）
- 每一个类对象中都一个对象方法列表（对象方法缓存）
- 类方法列表是存放在类对象中isa指针指向的元类对象中（类方法缓存）
- 方法列表中每个方法结构体中记录着方法的名称,方法实现,以及参数类型，其实selector本质就是方法名称,通过这个方法名称就可以在方法列表中找到对应的方法实现.
- 当我们发送一个消息给一个NSObject对象时，这条消息会在对象的类对象方法列表里查找
- 当我们发送一个消息给一个类时，这条消息会在类的Meta Class对象的方法列表里查找
元类，就像之前的类一样，它也是一个对象，所有的元类都使用根元类（继承体系中处于顶端的类的元类）作为他们的类。这就意味着所有NSObject的子类（大多数类）的元类都会以NSObject的元类作为他们的类，根据这个规则，所有的元类使用根元类作为他们的类，根元类的元类则就是它自己。也就是说基类的元类的isa指针指向他自己。
1.1.4 使用runtime Associate方法关联的对象，需要在主对象dealloc的时候释放么？
无论在MRC下还是ARC下均不需要, 被关联的对象在生命周期内要比对象本身释放的晚很多，它们会在被 NSObject -dealloc 调用的object_dispose()方法中释放 补充：对象的内存销毁时间表，分四个步骤
- 调用 -release ：引用计数变为零 对象正在被销毁，生命周期即将结束. 不能再有新的 __weak 弱引用，否则将指向 nil. 调用 [self dealloc]
- 父类调用 -dealloc 继承关系中最直接继承的父类再调用 -dealloc 如果是 MRC 代码 则会手动释放实例变量们（iVars） 继承关系中每一层的父类 都再调用 -dealloc
- NSObject 调 -dealloc 只做一件事：调用 Objective-C runtime 中object_dispose() 方法
- 调用 object_dispose() 为 C++ 的实例变量们（iVars）调用 destructors 为 ARC 状态下的 实例变量们（iVars） 调用 -release 解除所有使用 runtime Associate方法关联的对象 解除所有 __weak 引用 调用 free()
1.1.5 _objc_msgForward函数是做什么的？直接调用它将会发生什么？
_objc_msgForward是IMP类型，用于消息转发的：当向一个对象发送一条消息，但它并没有实现的时候，_objc_msgForward会尝试做消息转发。 直接调用_objc_msgForward是非常危险 的事，这是把双刃刀，如果用不好会直接导致程序Crash，但是如果用得好，能做很多非常酷的事 JSPatch就是直接调用_objc_msgForward来实现其核心功能的 详细解说参见这里的第一个问题解答
我们可以这样创建一个_objc_msgForward对象：IMP msgForwardIMP = _objc_msgForward;。
我们知道objc_msgSend在“消息传递”中的作用。 在“消息传递”过程中，objc_msgSend的动作比较清晰：
- 首先在 Class 中的缓存查找 IMP （没缓存则初始化缓存），
- 如果没找到，则向父类的 Class 查找。
- 如果一直查找到根类仍旧没有实现，则用_objc_msgForward函数指针代替 IMP 。
- 最后，执行这个 IMP 。
我们可以在objc4_750源码中的objc-runtime-new.mm文件中搜索_objc_msgForward里面有一个lookUpImpOrForward的说明
/***********************************************************************
* lookUpImpOrForward.
* The standard IMP lookup.
* initialize==NO tries to avoid +initialize (but sometimes fails)
* cache==NO skips optimistic unlocked lookup (but uses cache elsewhere)
* Most callers should use initialize==YES and cache==YES.
* inst is an instance of cls or a subclass thereof, or nil if none is known.
* If cls is an un-initialized metaclass then a non-nil inst is faster.
* May return _objc_msgForward_impcache. IMPs destined for external use
* must be converted to _objc_msgForward or _objc_msgForward_stret.
* If you don't want forwarding at all, use lookUpImpOrNil() instead.
**********************************************************************/
对 objc-runtime-new.mm文件里与_objc_msgForward有关的三个函数使用伪代码展示下：
id objc_msgSend(id self, SEL op, ...) {
if (!self) return nil;
IMP imp = class_getMethodImplementation(self->isa, SEL op);
imp(self, op, ...); //调用这个函数，伪代码...
}
//查找IMP
IMP class_getMethodImplementation(Class cls, SEL sel) {
if (!cls || !sel) return nil;
IMP imp = lookUpImpOrNil(cls, sel);
if (!imp) return _objc_msgForward; //_objc_msgForward 用于消息转发
return imp;
}
IMP lookUpImpOrNil(Class cls, SEL sel) {
if (!cls->initialize()) {
_class_initialize(cls);
}
Class curClass = cls;
IMP imp = nil;
do { //先查缓存,缓存没有时重建,仍旧没有则向父类查询
if (!curClass) break;
if (!curClass->cache) fill_cache(cls, curClass);
imp = cache_getImp(curClass, sel);
if (imp) break;
} while (curClass = curClass->superclass);
return imp;
}
虽然Apple没有公开_objc_msgForward的实现源码，但是我们还是能得出结论：
_objc_msgForward是一个函数指针（和IMP的类型一样），是用于消息转发的：当向一个对象发送一条消息，但它并没有实现的时候，_objc_msgForward会尝试做消息转发。objc_msgSend在“消息传递”中的作用: 在“消息传递”过程中，objc_msgSend的动作比较清晰： (1) 首先在Class中的缓存查找IMP（没缓存则初始化缓存）， (2) 如果没找到，则向父类的Class查找。 (3) 如果一直查找到根类仍旧没有实现，则用_objc_msgForward函数指针代替IMP。 (4) 最后，执行这个IMP。
为了展示消息转发的具体动作，这里尝试向一个对象发送一条错误的消息，并查看一下_objc_msgForward是如何进行转发的。
首先开启调试模式、打印出所有运行时发送的消息： 可以在代码里执行下面的方法：(void)instrumentObjcMessageSends(YES);
因为该函数处于 objc-internal.h 内，而该文件并不开放，所以调用的时候先声明，目的是告诉编译器程序目标文件包含该方法存在，让编译通过:
OBJC_EXPORT void
instrumentObjcMessageSends(BOOL flag)
OBJC_AVAILABLE(10.0, 2.0, 9.0, 1.0, 2.0);
或者断点暂停程序运行，并在 gdb 中输入下面的命令：call (void)instrumentObjcMessageSends(YES)
以第二种为例，操作如下所示：
之后，运行时发送的所有消息都会打印到/tmp/msgSend-xxxx文件里了。
终端中输入命令前往：open /private/tmp
可能看到有多条，找到最新生成的，双击打开
在模拟器上执行执行以下语句（这一套调试方案仅适用于模拟器，真机不可用，关于该调试方案的拓展链接： Can the messages sent to an object in Objective-C be monitored or printed out? ），向一个对象发送一条错误的消息：
结合《NSObject官方文档》，排除掉 NSObject 做的事，剩下的就是_objc_msgForward消息转发做的几件事：
- 调用
resolveInstanceMethod:方法 (或resolveClassMethod:)。允许用户在此时为该Class动态添加实现。如果有实现了，则调用并返回YES，那么重新开始objc_msgSend流程。这一次对象会响应这个选择器，一般是因为它已经调用过class_addMethod。如果仍没实现，继续下面的动作。- 调用
forwardingTargetForSelector:方法，尝试找到一个能响应该消息的对象。如果获取到，则直接把消息转发给它，返回非 nil 对象。否则返回 nil ，继续下面的动作。注意，这里不要返回self，否则会形成死循环。- 调用
methodSignatureForSelector:方法，尝试获得一个方法签名。如果获取不到，则直接调用doesNotRecognizeSelector抛出异常。如果能获取，则返回非nil：创建一个NSlnvocation并传给forwardInvocation:。- 调用
forwardInvocation:方法，将第3步获取到的方法签名包装成Invocation传入，如何处理就在这里面了，并返回非nil。- 调用
doesNotRecognizeSelector: ，默认的实现是抛出异常。如果第3步没能获得一个方法签名，执行该步骤。
上面前4个方法均是模板方法，开发者可以override，由 runtime 来调用。最常见的实现消息转发：就是重写方法3和4，吞掉一个消息或者代理给其他对象都是没问题的。
也就是说_objc_msgForward在进行消息转发的过程中会涉及以下这几个方法：
- resolveInstanceMethod:方法 (或 resolveClassMethod:)。
- forwardingTargetForSelector:方法
- methodSignatureForSelector:方法
- forwardInvocation:方法
- doesNotRecognizeSelector: 方法
- 下面回答下第二个问题“直接_objc_msgForward调用它将会发生什么？”
直接调用_objc_msgForward是非常危险的事，如果用不好会直接导致程序Crash，但是如果用得好，能做很多非常酷的事。
就好像跑酷，干得好，叫“耍酷”，干不好就叫“作死”。
正如前文所说：_objc_msgForward是 IMP 类型，用于消息转发的：当向一个对象发送一条消息，但它并没有实现的时候，_objc_msgForward会尝试做消息转发。
如何调用_objc_msgForward？ _objc_msgForward隶属 C 语言，有三个参数 ：
| -- | _objc_msgForward参数 | 类型 |
|---|---|---|
| 1 | 所属对象 | id类型 |
| 2 | 方法名 | SEL类型 |
| 3 | 可变参数 | 可变参数类型 |
首先了解下如何调用 IMP 类型的方法，IMP类型是如下格式：
为了直观，我们可以通过如下方式定义一个 IMP类型 ：
typedef void (*voidIMP)(id, SEL, ...)
一旦调用_objc_msgForward，将跳过查找 IMP 的过程，直接触发“消息转发”，
如果调用了_objc_msgForward，即使这个对象确实已经实现了这个方法，你也会告诉objc_msgSend：“我没有在这个对象里找到这个方法的实现”
想象下objc_msgSend会怎么做？通常情况下，下面这张图就是你正常走objc_msgSend过程，和直接调用_objc_msgForward的前后差别：
1.1.6 能否向编译后得到的类中增加实例变量？能否向运行时创建的类中添加实例变量？为什么？
不能向编译后得到的类中增加实例变量；能向运行时创建的类中添加实例变量；
因为编译后的类已经注册在runtime中，类结构体中的objc_ivar_list 实例变量的链表和instance_size实例变量的内存大小已经确定，同时runtime 会调用class_setIvarLayout 或 class_setWeakIvarLayout来处理strong weak引用，所以不能向存在的类中添加实例变量 运行时创建的类是可以添加实例变量，调用 class_addIvar函数，但是得在调用objc_allocateClassPair之后，objc_registerClassPair之前，原因同上。
1.1.7 简述下Objective-C中调用方法的过程（runtime）
Runtime 铸就了Objective-C 是动态语言的特性，使得C语言具备了面向对象的特性，在程序运行期创建，检查，修改类、对象及其对应的方法，这些操作都可以使用runtime中的对应方法实现。
Objective-C是动态语言，每个方法在运行时会被动态转为消息发送，即：objc_msgSend(receiver, selector)，整个过程介绍如下：
- objc在向一个对象发送消息时，runtime库会根据对象的isa指针找到该对象实际所属的类
- 然后在该类中的方法列表以及其父类方法列表中寻找方法运行
- 如果，在最顶层的父类（一般也就NSObject）中依然找不到相应的方法时，程序在运行时会挂掉并抛出异常unrecognized selector sent to XXX
- 但是在这之前，objc的运行时会给出三次拯救程序崩溃的机会。这三次机会分别是： （1）动态方法解析过程中的：对象方法动态解析（
+(BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel）和 类方法动态解析 （+(BOOL)resolveClassMethod:(SEL)sel） （2）如果动态解析失败，则会进入消息转发流程，消息转发又分为：快速转发和慢速转发两种方式。 （3）快速转发的实现是forwardingTargetForSelector，让其他能响应要查找消息的对象来干活。 （4）慢速转发的实现是methodSignatureForSelector和forwardInvocation的结合，提供了更细粒度的控制，先返回方法签名给Runtime，然后让anInvocation来把消息发送给提供的对象，最后由Runtime提取结果然后传递给原始的消息发送者。 （5）如果在3次挽救机会：resolveInstanceMethod，forwardingTargetForSelector，forwardInvocation都没有处理时，就会报unrecognized selector sent to XXX异常。此时程序会崩溃。
- 关于
resolveInstanceMethod方法又称为对象方法动态解析,它的流程大致如下：
- 检查是否实现了
+(BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel类方法，如果没有实现则直接返回(通过cls->ISA()是拿到元类，因为类方法是存储在元类上的对象方法)- 如果当前实现了
+(BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel类方法，则通过objc_msgSend手动调用该类方法。- 完成调用后，再次查询
cls中的imp。- 如果
imp找到了，则输出动态解析对象方法成功的日志。- 如果
imp没有找到，则输出虽然实现了+(BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel，并且返回了YES。
对应源码如下：
static void _class_resolveInstanceMethod(Class cls, SEL sel, id inst)
{
if (! lookUpImpOrNil(cls->ISA(), SEL_resolveInstanceMethod, cls,
NO/*initialize*/, YES/*cache*/, NO/*resolver*/))
{
// Resolver not implemented.
return;
}
BOOL (*msg)(Class, SEL, SEL) = (typeof(msg))objc_msgSend;
bool resolved = msg(cls, SEL_resolveInstanceMethod, sel);
// Cache the result (good or bad) so the resolver doesn't fire next time.
// +resolveInstanceMethod adds to self a.k.a. cls
IMP imp = lookUpImpOrNil(cls, sel, inst,
NO/*initialize*/, YES/*cache*/, NO/*resolver*/);
if (resolved && PrintResolving) {
if (imp) {
_objc_inform("RESOLVE: method %c[%s %s] "
"dynamically resolved to %p",
cls->isMetaClass() ? '+' : '-',
cls->nameForLogging(), sel_getName(sel), imp);
}
else {
// Method resolver didn't add anything?
_objc_inform("RESOLVE: +[%s resolveInstanceMethod:%s] returned YES"
", but no new implementation of %c[%s %s] was found",
cls->nameForLogging(), sel_getName(sel),
cls->isMetaClass() ? '+' : '-',
cls->nameForLogging(), sel_getName(sel));
}
}
}
- 如果对象方法动态解析未实现，实际会沿着isa指针，去调用
_class_resolveClassMethod走类方法动态解析流程：
- 判断是否是元类，如果不是，直接退出。
- 检查是否实现了
+(BOOL)resolveClassMethod:(SEL)sel类方法，如果没有实现则直接返回(通过cls-是因为当前cls就是元类，因为类方法是存储在元类上的对象方法)- 如果当前实现了
+(BOOL)resolveClassMethod:(SEL)sel类方法，则通过objc_msgSend手动调用该类方法，注意这里和动态解析对象方法不同，这里需要通过元类和对象来找到类，也就是_class_getNonMetaClass。- 完成调用后，再次查询
cls中的imp。- 如果
imp找到了，则输出动态解析对象方法成功的日志。- 如果
imp没有找到，则输出虽然实现了+(BOOL)resolveClassMethod:(SEL)sel，并且返回了YES，但并没有查找到imp的日志
对应源码如下：
static void _class_resolveClassMethod(Class cls, SEL sel, id inst)
{
assert(cls->isMetaClass());
if (! lookUpImpOrNil(cls, SEL_resolveClassMethod, inst,
NO/*initialize*/, YES/*cache*/, NO/*resolver*/))
{
// Resolver not implemented.
return;
}
BOOL (*msg)(Class, SEL, SEL) = (typeof(msg))objc_msgSend;
bool resolved = msg(_class_getNonMetaClass(cls, inst),
SEL_resolveClassMethod, sel);
// Cache the result (good or bad) so the resolver doesn't fire next time.
// +resolveClassMethod adds to self->ISA() a.k.a. cls
IMP imp = lookUpImpOrNil(cls, sel, inst,
NO/*initialize*/, YES/*cache*/, NO/*resolver*/);
if (resolved && PrintResolving) {
if (imp) {
_objc_inform("RESOLVE: method %c[%s %s] "
"dynamically resolved to %p",
cls->isMetaClass() ? '+' : '-',
cls->nameForLogging(), sel_getName(sel), imp);
}
else {
// Method resolver didn't add anything?
_objc_inform("RESOLVE: +[%s resolveClassMethod:%s] returned YES"
", but no new implementation of %c[%s %s] was found",
cls->nameForLogging(), sel_getName(sel),
cls->isMetaClass() ? '+' : '-',
cls->nameForLogging(), sel_getName(sel));
}
}
}
- 关于
forwardingTargetForSelector方法 又称为快速消息转发：
forwardingTargetForSelector是一种快速的消息转发流程，它直接让其他对象来响应未知的消息。forwardingTargetForSelector不能返回self，否则会陷入死循环，因为返回self又回去当前实例对象身上走一遍消息查找流程，显然又会来到forwardingTargetForSelector。forwardingTargetForSelector适用于消息转发给其他能响应未知消息的对象，也就是最终返回的内容必须和要查找的消息的参数和返回值一致，如果想要不一致，就需要走其他的流程。
快速消息转发是通过汇编来实现的，根据 lookUpImpOrForward 源码我们可以看到当动态解析没有成功后，会直接返回一个 _objc_msgForward_impcache。 在源码中全局搜索_objc_msgForward_impcache 可以定位到objc-msg-arm64.s 汇编源码 如下：
STATIC_ENTRY __objc_msgForward_impcache
// No stret specialization.
b __objc_msgForward
END_ENTRY __objc_msgForward_impcache
ENTRY __objc_msgForward
adrp x17, __objc_forward_handler@PAGE
ldr p17, [x17, __objc_forward_handler@PAGEOFF]
TailCallFunctionPointer x17
END_ENTRY __objc_msgForward
- 关于
forwardInvocation对应慢速消息转发methodSignatureForSelector方法签名：
forwardInvocation方法有两个任务: (1): 查找可以响应inInvocation中编码的消息的对象。对于所有消息，此对象不必相同。 (2): 使用anInvocation将消息发送到该对象。anInvocation将保存结果，运行时系统将提取结果并将其传递给原始发送者。forwardInvocation方法的实现不仅仅可以转发消息。forwardInvocation还可以用于合并响应各种不同消息的代码，从而避免了必须为每个选择器编写单独方法的麻烦。forwardInvocation方法在对给定消息的响应中还可能涉及其他几个对象，而不是仅将其转发给一个对象。NSObject的forwardInvocation实现：只会调用dosNotRecognizeSelector：方法，它不会转发任何消息。因此，如果选择不实现`forwardInvocation，将无法识别的消息发送给对象将引发异常。
下面举例来说明： 假设我们调用[dog walk]方法，那么它会经历如下过程：
- 编译器会把
[dog walk]转化为objc_msgSend(dog，SEL)，SEL为@selector(walk)。- Runtime会在dog对象所对应的Dog类的方法缓存列表里查找方法的SEL
- 如果没有找到，则在Dog类的方法分发表查找方法的SEL。（类由对象isa指针指向，方法分发表即methodList）
- 如果没有找到，则在其父类（设Dog类的父类为Animal类）的方法分发表里查找方法的SEL（父类由类的superClass指向）
- 如果没有找到，则沿继承体系继续下去，最终到达NSObject类。
- 如果在234的其中一步中找到，则定位了方法实现的入口，执行具体实现
- 如果最后还是没有找到，会面临两种情况：``(1) 如果是使用
［dog walk］的方式调用方法````(2) 使用［dog performSelector:@selector(walk)］的方式调用方法`
如果是一个没有定义的方法，那么它会经历动态方法解析，消息转发流程
- 对象如何找到对应的方法去调用
- 根据对象的isa去对应的类查找方法,isa:判断去哪个类查找对应的方法 指向方法调用的类
- 根据传入的方法编号SEL，里面有个哈希列表，在列表中找到对应方法Method(方法名)
- 根据方法名(函数入口)找到函数实现，函数实现在方法区
1.1.8 什么是method swizzling（俗称黑魔法）
简单说就是进行方法交换
- 在Objective-C中调用一个方法，其实是向一个对象发送消息，查找消息的唯一依据是selector的名字。利用Objective-C的动态特性，可以实现在运行时偷换selector对应的方法实现，达到给方法挂钩的目的
- 每个类都有一个方法列表，存放着方法的名字和方法实现的映射关系，selector的本质其实就是方法名，IMP有点类似函数指针，指向具体的Method实现，通过selector就可以找到对应的IMP
- 交换方法的几种实现方式： （1） 利用 method_exchangeImplementations 交换两个方法的实现 （2）利用 class_replaceMethod 替换方法的实现 （3）利用 method_setImplementation 来直接设置某个方法的IMP
- 方法交换实际应用：有一个需求:比如我有个项目,已经开发2年,之前都是使用UIImage去加载图片,组长想要在调用imageNamed,就给我提示,是否加载成功。
有三种方法解决这个需求问题：
- 解决方式 自定义UIImage类，缺点：每次用要导入自己的类
- 解决方法:UIImage分类扩充一个这样方法，缺点：需要导入，无法写super和self，会干掉系统方法，解决：给系统方法加个前缀，与系统方法区分，如：xmg_imageNamed：
- 交互方法实现，步骤： 1.提供分类 2.写一个有这样功能方法 3.用系统方法与这个功能方法交互实现，在+load方法中实现
如果用方法2，每个调用imageNamed方法的，都要改成xmg_imageNamed：才能拥有这个功能，很麻烦。解决：用runtime交换方法 就比较好。
注意:在分类一定不要重写系统方法,就直接把系统方法干掉，如果真的想重写，在系统方法前面加前缀，方法里面去调用系统方法
思想:什么时候需要自定义,系统功能不完善,就自定义一个这样类,去扩展这个类
方法交换实现代码如下：
/#import "UIImage+Image.h"
/#import <objc/message.h>
@implementation UIImage (Image)
// 加载类的时候调用,肯定只会调用一次
+(void)load
{
// 交互方法实现xmg_imageNamed,imageNamed
/**
获取类方法名
@param Class cls,#> 获取哪个类方法 description#>
@param SEL name#> 方法编号 description#>
@return 返回Method(方法名)
class_getClassMethod(<#__unsafe_unretained Class cls#>, <#SEL name#>)
*/
/**
获取对象方法名
@param Class cls,#> 获取哪个对象方法 description#>
@param SEL name#> 方法编号 description#>
@return 返回Method(方法名)
class_getInstanceMethod(<#__unsafe_unretained Class cls#>, <#SEL name#>)
*/
Method imageNameMethod = class_getClassMethod(self, @selector(imageNamed:));
Method xmg_imageNameMethod = class_getClassMethod(self, @selector(xmg_imageNamed:));
//用runtime对imageNameMethod和xmg_imageNameMethod方法进行交换
method_exchangeImplementations(imageNameMethod, xmg_imageNameMethod);
}
//外界调用imageNamed：方法，其实是调用下面方法，调用xmg_imageNamed就是调用imageNamed：
+ (UIImage *)xmg_imageNamed:(NSString *)name
{
//已经把xmg_imageNamed换成imageNamed，所以下面其实是调用的imageNamed：
UIImage *image = [UIImage xmg_imageNamed:name];
if (image == nil) {
NSLog(@"加载失败");
}
return image;
}
@end
1.2 结构模型
1.2.1 类结构，消息转发相关
上面主要是关于runtime流程的一些问题，接下来会有更加深入的需要深入理解objc4相关的源码。其中关于消息转发机制可能是最常见的问题了。
- 关于类结构，消息转发相关，你可能被问到的问题：
- 介绍下runtime的内存模型（isa、对象、类、metaclass、结构体的存储信息等）
- 为什么要设计metaclass
- class_copyIvarList & class_copyPropertyList区别
- class_rw_t 和 class_ro_t 的区别
- category如何被加载的,两个category的load方法的加载顺序，两个category的同名方法的加载顺序
- category & extension区别，能给NSObject添加Extension吗，结果如何
- 消息转发机制，消息转发机制和其他语言的消息机制优劣对比
- 在方法调用的时候，方法查询-> 动态解析-> 消息转发 之前做了什么
- IMP、SEL、Method的区别和使用场景
- load、initialize方法的区别什么？在继承关系中他们有什么区别
- 说说消息转发机制的优劣
1.2.1.1 类结构 isa指针相关问题
1.2.1.1.1 说一下对 isa 指针的理解， 对象的isa 指针指向哪里？isa 指针有哪两种类型？
- isa 等价于 is kind of
实例对象 isa 指向类对象 类对象指 isa 向元类对象 元类对象的 isa 指向元类的基类
- isa 有两种类型
纯指针，指向内存地址 NON_POINTER_ISA，除了内存地址，还存有一些其他信息
- isa源码分析 在Runtime源码查看isa_t是共用体。简化结构如下：
union isa_t
{
Class cls;
uintptr_t bits;
# if __arm64__ // arm64架构
# define ISA_MASK 0x0000000ffffffff8ULL //用来取出33位内存地址使用（&）操作
# define ISA_MAGIC_MASK 0x000003f000000001ULL
# define ISA_MAGIC_VALUE 0x000001a000000001ULL
struct {
uintptr_t nonpointer : 1; //0：代表普通指针，1：表示优化过的，可以存储更多信息。
uintptr_t has_assoc : 1; //是否设置过关联对象。如果没设置过，释放会更快
uintptr_t has_cxx_dtor : 1; //是否有C++的析构函数
uintptr_t shiftcls : 33; // MACH_VM_MAX_ADDRESS 0x1000000000 内存地址值
uintptr_t magic : 6; //用于在调试时分辨对象是否未完成初始化
uintptr_t weakly_referenced : 1; //是否有被弱引用指向过
uintptr_t deallocating : 1; //是否正在释放
uintptr_t has_sidetable_rc : 1; //引用计数器是否过大无法存储在ISA中。如果为1，那么引用计数会存储在一个叫做SideTable的类的属性中
uintptr_t extra_rc : 19; //里面存储的值是引用计数器减1
# define RC_ONE (1ULL<<45)
# define RC_HALF (1ULL<<18)
};
# elif __x86_64__ // arm86架构,模拟器是arm86
# define ISA_MASK 0x00007ffffffffff8ULL
# define ISA_MAGIC_MASK 0x001f800000000001ULL
# define ISA_MAGIC_VALUE 0x001d800000000001ULL
struct {
uintptr_t nonpointer : 1;
uintptr_t has_assoc : 1;
uintptr_t has_cxx_dtor : 1;
uintptr_t shiftcls : 44; // MACH_VM_MAX_ADDRESS 0x7fffffe00000
uintptr_t magic : 6;
uintptr_t weakly_referenced : 1;
uintptr_t deallocating : 1;
uintptr_t has_sidetable_rc : 1;
uintptr_t extra_rc : 8;
# define RC_ONE (1ULL<<56)
# define RC_HALF (1ULL<<7)
};
# else
# error unknown architecture for packed isa
# endif
}
- 继续查看结构体objc_class的定义:
typedef struct objc_class *Class;
struct objc_class {
Class isa OBJC_ISA_AVAILABILITY; //isa指针，指向metaclass（该类的元类）
#if !__OBJC2__
Class super_class //指向objc_class（该类）的super_class（父类）
const char *name //objc_class（该类）的类名
long version //objc_class（该类）的版本信息，初始化为0，可以通过runtime函数class_setVersion和class_getVersion进行修改和读取
long info //一些标识信息，如CLS_CLASS表示objc_class（该类）为普通类。ClS_CLASS表示objc_class（该类）为metaclass（元类）
long instance_size //objc_class（该类）的实例变量的大小
struct objc_ivar_list *ivars //用于存储每个成员变量的地址
struct objc_method_list **methodLists //方法列表，与info标识关联
struct objc_cache *cache //指向最近使用的方法的指针，用于提升效率
struct objc_protocol_list *protocols //存储objc_class（该类）的一些协议
#endif
} OBJC2_UNAVAILABLE;
typedef struct objc_object *id;
struct objc_object {
Class isa OBJC_ISA_AVAILABILITY;
};
struct
objc_classs结构体里存放的数据称为元数据(metadata)，通过成员变量的名称我们可以猜测里面存放有指向父类的指针、类的名字、版本、实例大小、实例变量列表、方法列表、缓存、遵守的协议列表等，这些信息就足够创建一个实例了，该结构体的第一个成员变量也是isa指针，这就说明了Class本身其实也是一个对象，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，是单例。
objec_object（对象）中isa指针指向的类结构称为objec_class（该对象的类），其中存放着普通成员变量与对象方法 （“-”开头的方法）。
objec_class（类）中isa指针指向的类结构称为metaclass（该类的元类），其中存放着static类型的成员变量与static类型的方法 （“+”开头的方法）。
元类(metaclass)：在oc中，每一个类实际上也是一个对象。也有一个isa指针。因为类也是一个对象，所以也必须是另外一个类的实例，这个类就是元类(metaclass)，即元类的对象就是这个类，元类保存了类方法的列表
在oc语言中，每一个类实际上也是一个对象。每一个类也有一个isa指针。每一个类也可以接收消息。因为类也是一个对象，所以也是另外一个类的实例，这个类就是元类(metaclass)。元类也是一个对象，所有的元类的isa指针都会指向一个根元类。根元类的isa指针又会指向他自己，这样就形成了一个闭环。
如下图展示了类的继承和isa指向的关系：
isa指针的指向：
- 一个objc对象的
isa指针指向他的类对象，类对象的isa指针指向他的元类，元类的isa指针指向根元类，所有的元类isa都指向同一个根元类，根元类的isa指针指向根元类本身。根元类super class父类指向NSObject类对象。根metaclass（元类）中的superClass指针指向根类，因为根metaclass（元类）是通过继承根类产生的。- 实例对象的
isa指针， 指向他的类对象，类对象的isa指针， 指向他的元类。系统判断一个对象属于哪个类，也是通过这个对象的isa指针的指向来判断。对象中的成员变量，存储在对象本身，对象的实例方法，存储在他的isa指针所指向的对象中。- 对象在调用减号方法的时候，系统会在对象的
isa指针所指向的类对象中找方法，这一段在kvo的实现原理中就能看到，kvo的实现原理就是系统动态的生成一个类对象，这个类是监听对象的类的子类，在生成的子类中重写了监听属性的set方法，之后将监听对象的isa指针指向系统动态生成的这个类，当监听对象调用set方法时，由于监听对象的isa指针指向的是刚刚动态生成的类，所以在执行的set方法也是子类中重写的set方法，这就是kvo的实现原理。同理，我们也可以通过runtime中的方法设置某个对象isa指针指向的类对象，让对象调用一些原本不属于他的方法。
- 类对象（class object）:
- 类对象由编译器创建。任何直接或间接继承了
NSObject的类，它的实例对象中都有一个isa指针，指向它的类对象。这个类对象中存储了关于这个实例对象所属的类的定义的一切：包括变量，方法，遵守的协议等等。因此，类对象能访问所有关于这个类的信息，利用这些信息可以产生一个新的实例，但是类对象不能访问任何实例对象的内容。类对象没有自己的实例变量。
例如：我们创建p对象：Person * p = [Person new] ;
在创建一个对象p之前，在堆内存中就先存在了一个类(Person)（类对象），类对象在编绎时系统会为我们自动创建。在类第一次加载进内存时创建。
创建一个对象之后，在堆内存中会创建了一个p对象，该对象包含了一个isa指针的成员变量（第一个属性），isa指针则指向在堆里面存在的类对象， 在栈内存里创建了一个该类的指针p，p指针指向的是isa地址,isa指向Person.
- 对象方法的调用：
OC调用方法，运行的时候编译器会将代码转化为
objc_msgSend(obj, @selector (selector))，在objc_msgSend函数中首先通过obj（对象）的isa指针找到obj（对象）对应的class（类）。在class（类）中先去cache中通过SEL（方法的编号）查找对应method（方法），若cache中未找到，再去methodLists中查找，若methodists中未找到，则去superClass中查找，若能找到，则将method（方法）加入到cache中，以方便下次查找，并通过method（方法）中的函数指针跳转到对应的函数中去执行。如果仍然找不到，则继续通过 super_class向上一级父类结构体中查找，直至根class
- 类方法的调用：
- 当我们调用某个类方法时，它首先通过自己的
isa指针指向的objc_class中的isa指针找到元类，并从其methodLists中查找该类方法，如果找不到则会通过元类）的super_class指针找到父类的元类结构体，然后从methodLists中查找该方法，如果仍然找不到，则继续通过super_class向上一级父类结构体中查 找，直至根元类；- C语言函数编译的时候就会决定调用哪个函数，OC是一种动态语言，他会尽可能把代码的从编译链接推迟到运行时，这就是oc运行时多态。 给一个对象发送消息，并不会立即执行，而是在运行的时候在去寻找他对应的实现而OC的函数，属于动态调用过程，在编译期并不能决定真正调用哪个函数，只有在真正运行时才会根据函数的名称找到对应的函数来调用。
1.3 内存管理相关
参考：www.jianshu.com/p/8345a79fd… juejin.cn/post/684490… github.com/ChenYilong/… www.jianshu.com/p/0bf8787db…
