runtime

作为iOS开发者，runtime特性是必须了解的重点加分项。这并不是说你可以说出消息机制，运行时消息重定向，或者利用runtime特性实现交换方法等，而是更应该深入了解其原理，"知其然且知其所以然"才能不断成长。 Object-C是面相运行时的语言（runtime oriented language），它将编译和链接时要执行的逻辑延迟到运行时来处理。相对静态语言，我们的代码更具灵活性，在苹果封闭链中这个特性也能帮助我们进行线上修复，例如业界鼎鼎大名的JSPatch（虽然现在苹果为了安全性，一封邮件“封杀”JSPatch）。那本篇文章先从runtime功能入手，让你体会runtime的强大，再介绍其原理。在此之前，先了解下基础知识。

传送门

• Objective-C Runtime Programming Guide苹果官方文档

Objective-C Runtime 是什么？

Object-C的runtime是一个运行时库（官方传送门：https://opensource.apple.com/tarballs/objc4/），是一套纯C（C和汇编）API，感兴趣的可以下载官方源码。Objective-C runtime 创建了所有需要的结构体，让 Objective-C 的面相对象编程变为可能。

术语

1、Objective-C runtime包括两个版本，Modern Runtime和 Legacy Runtime:

• Modern Runtime（现代的Runtime）：64 位的 Mac OS X 应用和所有 iPhone OS 的应用
• Legacy Runtime: 所有 32 位的 Mac OS X 应用

2、Method 有 2 种基本类型的方法:

• Instance Method（实例方法）：以 ‘-’ 开始，比如 -(void)doFoo; 在对象实例上操作
• Class Method（类方法）：以 ‘+’ 开始，比如 +(id)alloc。方法（Methods）和 C 的函数很像，是一组代码，执行一个小的任务。如- (NSString *)movieTitle

3、Selector Selector 在 Objective-C 中 selector 只是一个 C 的数据结构，用于表示一个你想在一个对象上执行的 Objective-C 方法。

4、Meta Classes 类类型

基础重点

typedef struct objc_class *Class;  
typedef struct objc_object {  
    Class isa;  
} *id;  

这段代码 5、objc_class Objective-C 中 NSObject是大多数类的根类。

@interface NSObject <NSObject> {  
    Class isa  OBJC_ISA_AVAILABILITY;  
}  

从中可以看出NSObject有一个isa属性,类型是Class。Class 是一个 objc_class 结构类型的指针

struct objc_class {  
     struct objc_class *isa;  
  
     struct objc_class *super_class;   
     const char *name;    
     long version;  
     long info;  
     long instance_size;  
     struct objc_ivar_list *ivars;  
     struct objc_method_list **methodLists;  
     struct objc_cache *cache;  
     struct objc_protocol_list *protocols;  
};  

可以看到Objective-C对象系统的基石：struct objc_class结构如下：

• isa指针：指向该对象所属类型的类型对象（Class Object）。在Objective-C中，类也是用对象来表示的，而类的isa指针指向它的metaclass（存储静态成员变量和类方法）。
• super_class指针：指向父类。
• name：类名称。
• version：类的版本信息。
• info：运行期使用的标志位，比如0x1（CLS_CLASS）表示该类为普通class，0x2（CLS_META）表示该类为 metaclass。
• instance_size：实例大小，即内存所占空间。
• ivars：指向成员变量列表的指针。
• methodLists：根据标志位的不同可能指向不同，比如可能指向实例方法列表，或者指向类方法列表。
• cache：因为Objective-C的消息转发需要查找dispatch table甚至可能需要遍历继承体系，所以缓存最近使用的方法。
• protocols：类需要遵守的协议。

6、objc_object objc_object 只有一个指向类的 isa 指针，就是我们说的术语 “isa pointer”（isa 指针）。

7、isa 指针 isa 指针是当你向对象发送消息时，Objective-C Runtime 检查一个对象并且查看它的类是什么然后开始查看它是否响应这些 selectors 所需要的一切。

8、id指针 id数据类型是一个指向struct objc_object结构的指针，这个指针包含一个纸箱objc_class结构的isa 指针。 更确切地说，id是指向Class类型的指针，而Class又是指向struct objc_class结构的指针。

9、 Class Cache 就是class_object定义中的struct objc_cache *cache; 当 Objective-C runtime 沿着一个对象的 isa 指针检查时，它会发现一个对象实现了许多的方法。然而你可能只调用其中一小部分的方法，也没有意义每次检查时搜索这个类的分发表（dispatch table）中的所有 selector。所以这个类实现了一个缓存，当你搜索一个类的分发表，并找到合适的 selector 后，就会把它放进缓存中。所以当 objc_msgSend() 在一个类中查找 selector 时会先查找类缓存。有个理论是，当你在一个类上调用了一个消息，你很可能之后还会调用它。

runtime 常用开发应用场景

http://www.jianshu.com/p/19f280afcb24，“白开水”的这篇文章介绍的很好，标题“面试、工作”就赢了

• runtime 消息机制 消息机制原理：对象根据方法编号SEL去映射表查找对应的方法实现。 我们写 OC 代码，它在运行的时候也是转换成了 runtime 方式运行的。任何方法调用本质：就是发送一个消息（用 runtime发送消息，OC 底层实现通过 runtime 实现），每一个 OC 的方法，底层必然有一个与之对应的 runtime 方法。 OC的函数调用成为消息发送，属于 动态调用过程。在编译的时候并不能决定真正调用哪个函数，只有在真正运行的时候才会根据函数的名称找到对应的函数来调用。

作用

利用runtime 可以做一些OC不容易实现的功能：

• 动态交换两个方法的实现（特别是交换系统自带的方法）
• 动态添加对象的成员变量和成员方法
• 获得某个类的所有成员方法、所有成员变量

面试题 1、method swizzling?

2、objc中向一个对象发送消息[obj foo]和objc_msgSend()函数之间有什么关系？ objc_msgSend()是[obj foo]的具体实现。 在runtime中，objc_msgSend()是一个c函数，[obj foo]会被翻译成这样的形式objc_msgSend(obj, foo)。 1、去obj的对应的类中找方法 2、先找缓存，找不到再去找方法列表， 3、再找父类，如此向上传递。 4、最后再找不到就要转发。

3、什么时候会报 Unrecognized selector 的异常? 当调用对象的某个方法的时候, 如果在当前类中没有找到此方法, 那么就到当前类的父类中去寻找, 如果在父类中没有找到, 那么就去父类的父类中去寻找, 一直找到 NSObject 都没有这个方法, 就会报 Unrecognized selector 的异常.

4、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） IMP寻址 http://blog.csdn.net/dp948080952/article/details/52437451

5、_objc_msgForward函数是做什么的，直接调用它将会发生什么？ http://www.jianshu.com/p/04ba5f3bfc2b

6、消息机制方法调用流程 方法：实例方法，类方法 http://www.jianshu.com/p/d5ca2cdd4fa7 对官方文档的翻译，略显粗糙，适用于我这种英文比较烂的童鞋?