讲一下 OC 的消息机制

- OC中的方法调用其实是转成了objc_msgSend函数的调用  给receiver(方法调用者)发送了一条消息(selector方法名)
- objc_msgSend底层三大阶段
  a.消息发送
  b.动态方法解析
  c.消息转发

消息转发机制流程

什么是Runtime？平时项目中有用过么？

- OC是一门动态性比较强的编程语言 允许很多操作推迟到程序运行时再进行
- OC的动态性就是由Runtime来支撑和实现的 Runtime是一套C语言的API，封装了很多动态性相关的函数
- 平时编写的OC代码，底层都是转换成了Runtime API进行调用

- 利用关联对象Associated 给分类添加属性
- 遍历类的所有成员变量 (访问私有成员变量 字典转模型 自动归档解档)
- 交换方法实现(交换系统自带的方法)
- 利用消息转发机制解决方法找不到的异常问题

OC的动态性是由Runtime来支持的
union 共用体 大家共用一个内存 struct是每个成员都是独立的个体 都有独立的内存

按位与能取出特定的值 这个位置的置为1 其他位置置为0就行

union Data{
    int year;
    char month;
 };

isa

1.在arm64架构之前，isa就是一个普通的指针，存储着Class、Meta-Class对象的内存地址
2.从arm64架构开始，对isa进行了优化，变成了一个共用体（union）结构，还使用位域来存储更多的信息

isa结构.png

nonpointer
0，代表普通的指针，存储着Class、Meta-Class对象的内存地址
1，代表优化过，使用位域存储更多的信息

has_assoc
是否有设置过关联对象，如果没有，释放时会更快(只要设置过 不管当前是否有)

has_cxx_dtor
是否有C++的析构函数（.cxx_destruct），如果没有，释放时会更快

shiftcls
存储着Class、Meta-Class对象的内存地址信息

magic
用于在调试时分辨对象是否未完成初始化

weakly_referenced
是否有被弱引用指向过，如果没有，释放时会更快(只要被指向过 不管当前是否弱引用)

deallocating
对象是否正在释放

extra_rc
里面存储的值是引用计数器减1

has_sidetable_rc
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SideTable的类的属性中

类对象 元类对象的地址值 最后3位一定是0
&ISA_MASK 取出来shiftcls 的值 直接取出来不是的 因为isa里面存储着很多信息（用位域的方式存储）

Class的结构

Class的结构.png

class_rw_t里面的methods、properties、protocols是二维数组，是可读可写的，包含了类的初始内容、分类的内容

class_rw_t结构.png

class_ro_t里面的baseMethodList、baseProtocols、ivars、baseProperties是一维数组，是只读的，包含了类的
初始内容

class_ro_t的结构.png

method_t

method_t是对方法\函数的封装

method结构_.png

IMP代表函数的具体实现.png

- SEL代表方法\函数名，一般叫做选择器，底层结构跟char *类似
- 通过@selector 或者sel_registerName() 获得
- 可以通过sel_getName()和NSStringFromSelector()转成字符串

不同类中相同名字的方法，所对应的方法选择器是相同的

SEL的结构.png

types包含的信息.png

Type Encoding

iOS中提供了一个叫做@encode的指令，可以将具体的类型表示成字符串编码

图1.png

图2.png

方法缓存

Class内部结构中有个方法缓存（cache_t），用散列表（哈希表）来缓存曾经调用过的方法，可以提高方法的查找速度

Cache内部结构.png

如果在缓存中快速查找到方法

拿到方法名SEL & (缓存的长度 - 1) = 索引值 也就找到了这个方法的bucket_t

这种方法是以空间换时间 也就是牺牲到内存空间来换取快速查到
散列表是有个固定的容量 当放不下的时候 就会扩容
一旦散列表放不下 就会扩容(扩大为原来的2倍) 这个时候会清掉缓存 因为mask改变了 通过&也无法找到原先缓存的方法的实现

当缓存方法，准备插入散列表的时候,发现所在位置已经有了方法的存在 那么就会执行索引值-1 继续进行插入 直到找到没有方
法存在的索引 把这个方法缓存进散列表(当索引值为0还是没有找到的时候 索引值赋值为mask 再继续进行插入) 

当根据方法名SEL & (缓存的长度 - 1) = 索引  得到的索引值去相应位置找方法实现 发现跟方法名不符时 按照 
索引值 - 1 继续查找 直到找到具体的实现(当索引值为0还是没有找到的时候 索引值赋值为mask 从后往前 继续查找方法
实现) 

objc_msgSend

OC中的方法调用，其实都是转换为objc_msgSend函数的调用
OC中的方法调用 消息机制 给方法调用者发送消息

objc_msgSend的执行流程可以分为3大阶段

1.消息发送
2.动态方法解析
3.消息转发

消息发送

当寻找方法 发现是父类的或者父类的父类的方法的时候，找到之后,会把方法缓存在消息接受者的缓存中去
当寻找方法的时候 如果方法是有顺序的 就会按照折半查找的方式去找方法 如果没有顺序 就按照for循环的方法查找方法

消息发送流程.png

动态方法解析

如果已经动态添加方法实现 那么流程会再回到消息发送的步骤

- (void)other{
    NSLog(@"%s",__func__);
}


+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel{
    NSLog(@"%s",__func__);
    
    if(sel == @selector(test)){
        //获取其他方法
        Method method = class_getInstanceMethod(self, @selector(other));
        
        //动态添加test方法的实现
        class_addMethod(self, sel, method_getImplementation(method), method_getTypeEncoding(method));
        //返回YES代表有动态添加方法实现
        return YES;
    }
    return [super resolveInstanceMethod:sel];
}

动态添加C语言函数方法

void c_other(id self, SEL _cmd){
    NSLog(@"c_other - %@ - %@", self,NSStringFromSelector(_cmd));
}

+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel{
    NSLog(@"%s",__func__);
    
    if(sel == @selector(test)){
       
        //动态添加test方法的实现
        class_addMethod(self, sel, (IMP)c_other, "v16@0:8");
        //返回YES代表有动态添加方法实现
        return YES;
    }
    return [super resolveInstanceMethod:sel];
}

动态方法解析的流程.png

可以通过实现+resolveInstanceMethod: 或者+resolveClassMethod: 来动态添加方法解析

动态解析过后，会重新走“消息发送”的流程 “从receiverClass的cache中查找方法”这一步开始执行(如果找到了方法 就去执行 如果没有找到方法 就不会再进行动态方法解析 而是去执行消息转发)

消息转发

消息转发流程.png

- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector{
    if (aSelector == @selector(test)) {
        return [[MJStudent alloc] init];
    }
    return [super forwardingTargetForSelector:aSelector];
}

//方法签名 返回值类型 参数类型
- (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector{
    
    if (aSelector == @selector(test)) {
        return [NSMethodSignature signatureWithObjCTypes:"v16@0:8"];
    }
    return [super methodSignatureForSelector:aSelector];
}

//NSInvocation 封装了一个方法调用 包括方法调用者 方法 方法参数
//anInvocation.target 方法调用者
//anInvocation.selector 方法名
//[anInvocation getArgument:NULL atIndex:0];
- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation{
    
    anInvocation.target = [[MJStudent alloc] init];
    [anInvocation invoke];
}

参数顺序 receiver selector 其他参数

获取参数
int age;
[anInvocation getArgument:&age atIndex:2];

获取返回值
int ret;
[anInvocation getReturnValue:&ret];

如果同时存在对象方法 类方法 直接上objc_msgSend方法是走的对象方法
@dynamic是告诉编译器不用自动生成getter和setter的实现，等到运行时再添加方法实现

super

super调用，底层会转换为objc_msgSendSuper2函数的调用，接收2个参数 struct objc_super2 SEL

struct objc_super2结构.png

receiver是消息接收者
current_class是receiver的Class对象

self调用方法是根据isa指针找到类对象 找相应的对象方法 没有的话 根据superClass指针往上找 直到找到为之
super调用方法是直接从父类那里开始查找方法 但是,消息接受者仍然是子类对象

(super message)底层实现

1.消息接受者仍然是子类对象
2.从父类开始查找方法

isKindOfClass 和 isMemberOfClass 区别

对象方法
isMemberOfClass 判断当前对象的类对象是否是传进来的这个类对象
isKindOfClass   判断当前对象的类对象是否是传进来的这个类对象或者他的子类的类对象
类方法
isMemberOfClass 判断当前对象的元类对象是否是传进来的这个元类对象
isKindOfClass   判断当前对象的元类对象是否是传进来的这个元类或者他的子类的元类对象

- 局部变量分配在栈空间
  栈空间分配 从高地址到低地址

LLVM的中间代码（IR）

Objective-C在变为机器代码之前，会被LLVM编译器转换为中间代码（Intermediate Representation）

可以使用以下命令行指令生成中间代码
clang -emit-llvm -S main.m

LLVM的语法简介

@ - 全局变量
% - 局部变量
alloca - 在当前执行的函数的堆栈帧中分配内存，当该函数返回到其调用者时，将自动释放内存
i32 - 32位4字节的整数
align - 对齐
load - 读出，store 写入
icmp - 两个整数值比较，返回布尔值
br - 选择分支，根据条件来转向label，不根据条件跳转的话类似 goto
label - 代码标签
call - 调用函数

Runtime的类

- 动态创建一个类（参数：父类，类名，额外的内存空间）
Class objc_allocateClassPair(Class superclass, const char *name, size_t extraBytes)

- 注册一个类
void objc_registerClassPair(Class cls) 

- 销毁一个类
void objc_disposeClassPair(Class cls)

- 获取isa指向的Class
Class object_getClass(id obj)

- 设置isa指向的Class
Class object_setClass(id obj, Class cls)

- 判断一个OC对象是否为Class
BOOL object_isClass(id obj)

- 判断一个Class是否为元类
BOOL class_isMetaClass(Class cls)

- 获取父类
Class class_getSuperclass(Class cls)

要在类注册之前添加成员变量

        //创建类
        //Class  _Nullable __unsafe_unretained superclass  父类
        //const char * _Nonnull name 类名
        //size_t extraBytes 额外的大小 是否需要扩充空间
        Class newClass = objc_allocateClassPair([NSObject class], "MJDgo", 0);
        //添加成员变量
        class_addIvar(newClass, "_age", 4, 1, @encode(int));
        class_addIvar(newClass, "_weight", 4, 1, @encode(int));
        //添加方法
        class_addMethod(newClass, @selector(run), (IMP)run, "v@:");
        //注册类
        objc_registerClassPair(newClass);
        id dog = [[newClass alloc] init];

Runtime的成员变量

- 获取一个实例变量信息
Ivar class_getInstanceVariable(Class cls, const char *name)

- 拷贝实例变量列表（最后需要调用free释放）
Ivar *class_copyIvarList(Class cls, unsigned int *outCount)

- 设置和获取成员变量的值
void object_setIvar(id obj, Ivar ivar, id value)
id object_getIvar(id obj, Ivar ivar)

- 动态添加成员变量（已经注册的类是不能动态添加成员变量的）
BOOL class_addIvar(Class cls, const char * name, size_t size, uint8_t alignment, const char * types)

- 获取成员变量的相关信息
const char *ivar_getName(Ivar v)
const char *ivar_getTypeEncoding(Ivar v)

        //获取成员变量信息
        Ivar ageIvar = class_getInstanceVariable([MJPerson class], "_age");
        //成员变量名称
        NSLog(@"%s %s",ivar_getName(ageIvar),ivar_getTypeEncoding(ageIvar));
        //设置和获取成员变量的值
        object_setIvar(person, ageIvar, @10);
        object_getIvar(person, ageIvar);

int类型的无法这么赋值 可以使用kvc赋值 或者 object_setIvar(person, ageIvar, (__bridge id)(void *)10);这样设置
runtime里面使用到copy 或者 create的 最后都要释放掉

       //成员变量的数量
        unsigned int count;
        Ivar *ivars = class_copyIvarList([MJPerson class], &count);
        for (int i = 0; i < count; i++) {
            //取出i位置的成员变量
            Ivar ivar = ivars[i];
            NSLog(@"%s %s",ivar_getName(ivar),ivar_getTypeEncoding(ivar));
        }
        free(ivars);

//在不需要这个类的时候释放掉 objc_disposeClassPair(newClass);

简单的字典转模型

+(instancetype)mj_objectWithJson:(NSDictionary *)json{
    
    id obj = [[self alloc] init];
    //成员变量的数量
    unsigned int count;
    Ivar *ivars = class_copyIvarList(self, &count);
    for (int i = 0; i < count; i++) {
        //取出i位置的成员变量
        Ivar ivar = ivars[i];
        NSMutableString *name = [NSMutableString stringWithUTF8String:ivar_getName(ivar)];
        //删掉下划线
        [name deleteCharactersInRange:NSMakeRange(0, 1)];
        //设置
        [obj setValue:json[name] forKey:name];
    }
    return obj;
}

Runtime的方法

- 获得一个实例方法、类方法
Method class_getInstanceMethod(Class cls, SEL name)
Method class_getClassMethod(Class cls, SEL name)

- 方法实现相关操作
IMP class_getMethodImplementation(Class cls, SEL name) 
IMP method_setImplementation(Method m, IMP imp)
void method_exchangeImplementations(Method m1, Method m2) 

- 拷贝方法列表（最后需要调用free释放）
Method *class_copyMethodList(Class cls, unsigned int *outCount)

- 动态添加方法
BOOL class_addMethod(Class cls, SEL name, IMP imp, const char *types)

- 动态替换方法
IMP class_replaceMethod(Class cls, SEL name, IMP imp, const char *types)

- 获取方法的相关信息（带有copy的需要调用free去释放）
SEL method_getName(Method m)
IMP method_getImplementation(Method m)
const char *method_getTypeEncoding(Method m)
unsigned int method_getNumberOfArguments(Method m)
char *method_copyReturnType(Method m)
char *method_copyArgumentType(Method m, unsigned int index)

- 选择器相关
const char *sel_getName(SEL sel)
SEL sel_registerName(const char *str)

- 用block作为方法实现
IMP imp_implementationWithBlock(id block)
id imp_getBlock(IMP anImp)
BOOL imp_removeBlock(IMP anImp)

方法交换

        Method runMethod = class_getInstanceMethod([MJPerson class], @selector(run));
        Method testthod = class_getInstanceMethod([MJPerson class], @selector(test));
        method_exchangeImplementations(runMethod, testthod);

exchangeImplementations交换的是类对象的class_rw_t里面的methods的method_t的IMP 当交换的时候 就会清空缓存
表面是一种类型 实际上是另外一种类型 这种是类簇