0 Runtime是什么
程序运行之后的内存管理。
OC具有动态特性，即运行时才检查对象类型和方法实现。
0-1 RunTime做了哪些事
绑定：对象动态加载、swizzling、关联对象
查找：方法查找、反射
释放：引用计数、weak、autoreleasepool
1 源码下载
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
可以认为，Class是用来维护对象方法列表的，而MetaClass是用来维护类方法列表的。
在进行方法查找时，
- [obj msg]通过obj的isa找到Class对象，从而找到obj的方法列表。
- 如果没找到，通过superclass找到父类的方法列表。
- 如果还没有找到，goto 2，直到NSObject。
/*
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，无论调用几次
- (Class)class
+ (Class)class
//返回类对象
Class objc_getClass(const char *aClassName)
//返回元类对象
Class objc_getMetaClass(const char *aClassName)
//获取父类
class_getSuperclass(Class cls)
注意：
- object_getClass的
返回对象，都是参数对象的类对象，包含了参数对象的方法列表。 - objc_getClass(char *)，string -> Class，而
object_getClass则是object-> Class
3.2 类方法中的self
- +方法中的self，表示Class对象。
- 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]
- [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 - 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自己的方法列表中找amethod。
这是因为[self amethod]时，self所代表的对象，是子类对象。
3.3.2 [super class]为什么返回值和[self class]一样
因为都是调用的NSObect的-(Class)class方法，实现如下:
return objc_getClass(self);
3.4 UIView的动画中使用self会不会有循环引用？
不会，因为，无论self是谁，都不会去引用UIView。 下面的代码中，
- UIView.animate类方法中的self，是
drawFollowing:实例方法中的隐藏参数。 - 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，所以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;
}
}
];
}
4. Swizzling， class_addMethod
- +load方法中交换
- dispatch_once
- 类方法swizz，会用到object_getClass
4.1 可能出现的死循环
- 如果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。
- 解决方法：只在某个结点进行swizzling（如UIViewController），或只在叶子结点交换（不好）。
- 死循环原因：就是3.3节super的问题导致
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。
- 类簇可以看出是抽象工厂模式，根据输入、构造方法，返回不同的子类。
- 类簇主要是要注意Swizzling 对类簇进行swizz，需要知道内部结构
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之后，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
-
category添加的属性和方法，编译阶段已经连接好了，运行时，加载Class对象的时候，全部加入
属性列表和方法列表中，不影响方法查找流程。 -
category添加的同名方法会覆盖原类中的方法，无论是否import category。
-
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。
-
多个category，+initialize方法，只会有一个生效，project.pbxproj文件中PBXSourcesBuildPhase中最后的category。
-
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 dynamic，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));
}
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];
}
5.3.4 使关联对象添加的属性可以被KVO
- (void)setPageView:(MyPageView *) pageView{
[self willChangeValueForKey:@"pageView"];
objc_setAssociatedObject(self, @selector(pageView),
pageView,
OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC);
[self didChangeValueForKey:@"pageView"];
}
5.3.5 关联对象的本质及实现
objc_setAssociatedObject方法的描述如下：“Sets an associated value for a given object using a given key and association policy.”
也就是说，可以理解为，
对于given object（大多数时候都是self），应该有一个MutableDictionary来记录所有的关联对象，其中key是SEL，value就是关联的对象本身。
也因此，关联对象不属于实例变量
需要注意的是，他跟NSMutableDictionary还有本质区别的 (eoc-10) 其区别在于，
- NSMutableDictionary的key是否相等，用isEquals:
- 关联对象的key是否相等，直接用==
- 也就是说，特殊情况下，如果key是mutableString的，同样内容的key，在关联对象中，可以对应不同的对象。 因此，关联对象的key通常都是静态全局变量（NSString符合要求）
6. 反射
objc_xx、class_xx、iver_xx、property_xx、method_xx、sel_xx等
#import "objc/runtime.h"
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，当心crash
id value = [self valueForKey:key];
}
if(ivars){
free(ivars);
}
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，可以拿到分类方法。
7 autoreleasepool
每个线程都会自动创建自己最外层的autorealsepool。 autoreleasepool可以嵌套。
没有手动创建autoreleasepool的情况下，等到线程执行 下一次事件循环（如for循环整体结束后、线程执行完等）时，才去清空不再使用的对象。
对于频繁的文件操作、for循环中的图片等操作，使用单独的autoreleasepool可能会降低memory peak。（eoc-34）
注意：这里提到的事件循环，与RunLoop无关。
8 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，而且捕获Crash有更好的方式。
- 尝试
动态添加一个方法处理，自己内部消化。 - 尝试找
备援对象处理，找其他对象。 - 将SEL和参数封装成
Invocation，找其他对象处理，这里可以对参数进行一些增删改
//动态方法解析
+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel {} (实例方法)
+ (BOOL)resolveClassMethod:(SEL)sel {} (类方法)
//备援接受者
- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector {}
//完整的消息转发
//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。二者相互依赖，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];
}
}
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
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;
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);
v@:@ 各符号含义如下，
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
引用计数做了2件事，
- 记录 obj的引用数，以在清零时，清理obj
- 记录 obj -> 弱引用列表，以在清理obj时，把弱引用置为nil
具体实现
-
引用计数 isa管理对象的引用计数
- 增加时，如果引用数超过2^8-1，就会减半，把一半的值保存在SideTable中。
- 减少时，如果引用数<0，去SideTable中取一半出来，如果取完后，引用数仍为0，就会做dealloc处理，释放内存、weak表
-
SideTables，全局变量，容量为64的数组，数组元素是SideTable
// n 1
//obj <---> SideTable
这里有一个二次hash，原因：SideTables最大是64。可以理解为大小表，降低索引量，另外联系到hash冲突是用index+1的方式，而不是拉链法，也可能是为了降低
hash冲突的可能性。 第一次，SideTables分配obj，即obj->SideTable。 第二次，SideTable分配obj，即obj->计数表、弱引用表。
- SideTable，聚合了计数表和弱引用表 实际上，如果不看SideTables，然后把计数表、弱引用表移到SideTables中。结构就非常清晰了。
数据结构, 见Runtime源码
10 内存分布
-
内存中的五大区域.
- 栈: 存储局部变量.
- BSS段: 存储未初始化的全局变量、静态变量.
- 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.
- 堆: 其他对象.
- 代码段:存储程序的代码.
-
类加载.
- 当创建对象的时候，访问这个类
- 如果只是声明类指针的时候，也会访问这个类，以确定这个类型是否存在。
- 当类第一次被import的时候，会将类存储到代码段之中。
- 将类的代码以字符串的形式存储在代码段中。
- 只有类第1次被访问的时候,才会有类加载。
- 一旦类被加载到代码区，直到程序结束的时候才会被回收。
-
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，如果指针所指对象的内容可以用8字节（其实是小于8字节，因为还有标志位）表示，该指针本身就会存储内容。该方案应用在了NSData，NSString，NSNumber中。
- 也因此，isa并不一定是一个真正的对象，但是object_getClass可以获取到对象的类型。
11 字节对齐
- iOS中，OC对象，最小8个字节
字节对齐，目的：为了兼容、效率。迎合硬件，CPU -> 系统
- iOS，64位系统中，
分配空间的时候：8字节对齐。
(x+7)>>3<<3 好读
(x+7)& ~7 通用（后三位清零）
11.1 基础类型字节占用
指针，占8个字节
short，占2个字节
int/float，占4个字节
long/double，占8个字节
注意：关联对象，不属于成员变量，所以占用字节为0
