從初學(xué)OC的時候就聽人提起過OC對象中的isa指針，用來指向?qū)ο笏鶎俚念悾瑥亩梢栽谡{(diào)用方法時通過isa指針找到相應(yīng)的方法和屬性，本文通過使用Runtime的方法一步一步引入元類的概念，去看清對象、類、父類、上帝類和他們的元類之間的關(guān)系。
什么是isa？
所謂isa指針，在OC中對象的聲明是這樣的
typedef struct objc_object {
Class isa;
} *id;
對象本身是一個帶有指向其類的isa指針的結(jié)構(gòu)體。
當(dāng)向一個對象發(fā)送消息的時候，實際上是通過isa在對象的類中找到相應(yīng)的方法。我們知道OC中除了實例方法之外還有類方法，那么類是否也是個對象呢？
typedef struct objc_class *Class;
struct objc_class {
Class isa;
Class super_class;
/* followed by runtime specific details... */
};
從上面類的結(jié)構(gòu)看來，類也是一個對象，它擁有一個指向其父類的指針，和一個isa指針。當(dāng)一個類使用類方法時，類作為一個對象同樣會使用isa指針找到類方法的實現(xiàn)。這時，isa指向的就是這個類的元類。
也就是說
元類是類的類。
所有的類方法都儲存在元類當(dāng)中。
下面這張圖可以很清晰的看出對象、類、上帝類、和元類的關(guān)系。
類別的實例的isa指針指向其類，類的isa指向其元類，而所有類的元類最終都指向上帝類的元類也就是NSObject的元類。這樣形成了一個完美的繼承鏈。
下面我們用一個小程序，來驗證一下這張繼承圖片。
驗證元類
- (void)ex_registerClassPair {
Class newClass = objc_allocateClassPair([NSError class], "TestClass", 0);
class_addMethod(newClass, @selector(testMetaClass), (IMP)TestMetaClass, "v@");
objc_registerClassPair(newClass);
id instance = [[newClass alloc] initWithDomain:@"some domain" code:0 userInfo:nil];
[instance performSelector:@selector(testMetaClass)];
}
我們看到，使用Runtime創(chuàng)建類只需要三個步驟
-
objc_allocateClassPair為class pair 分配內(nèi)存 - 添加屬性或方法到創(chuàng)建的類里（這里我們使用class_addmethod添加了一個方法）
-
objc_registerClassPair注冊類以便它能使用
以下是添加方法的實現(xiàn)
void TestMetaClass(id self, SEL _cmd) {
NSLog(@"this object is %p",self);
NSLog(@"Class is %@,superClass is %@",[self class],[self superclass]);
Class currentClass = [self class];
for (int i = 0; i < 4; i++) {
NSLog(@"following the isa pointer %d times gives %p",i,currentClass);
currentClass = object_getClass(currentClass);
}
NSLog(@"NSObject's class is %p",[NSObject class]);
NSLog(@"NSObject's meta class is %p",object_getClass([NSObject class]));
}
控制臺輸出如下
[2419:279134] this object is 0x60800004c090
[2419:279134] Class is TestClass,superClass is NSError
[2419:279134] following the isa pointer 0 times gives 0x60800004c0f0
[2419:279134] following the isa pointer 1 times gives 0x60800004c030
[2419:279134] following the isa pointer 2 times gives 0x10ac58df8
[2419:279134] following the isa pointer 3 times gives 0x10ac58df8
[2419:279134] NSObject's class is 0x10ac58e48
[2419:279134] NSObject's meta class is 0x10ac58df8
- 對象的地址是0x60800004c090
- 類的地址是0x60800004c0f0
- 元類的地址是0x60800004c030
- 根元類（NSObject的元類）的地址是0x10ac58df8
- NSObject的元類的類是它本身
總結(jié)
元類是 Class 對象的類。每個類（Class）都有自己獨一無二的元類（每個類都有自己獨一無二的方法列表）。這意味著所有的類對象都不同。
元類總是會確保類對象和基類的所有實例和類方法。對于從NSObject繼承下來的類，這意味著所有的NSObject實例和protocol方法在所有的類（和meta-class）中都可以使用。
所有的meta-class使用基類的meta-class作為自己的基類，對于頂層基類的meta-class也是一樣，只是它指向自己而已。
