runtime相關面試題

  • 數據結構:objc_object,objc_class,isa,class_data_bits_t,cache_t,method_t
  • 對象,類對象,元類對象
  • 消息傳遞
  • 消息轉發

一、數據結構:objc_object,objc_class,isa,class_data_bits_t,cache_t,method_t

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  • objc_object(id)
    isa_t,關于isa操作相關,弱引用相關,關聯對象相關,內存管理相關

  • objc_class (class) 繼承自objc_object
    Class superClass,cache_t cache,class_data_bits_t bits

  • isa指針,共用體isa_t

    image
  • isa指向
    關于對象,其指向類對象。
    關于類對象,其指向元類對象。
    實例--(isa)-->class--(isa)-->MetaClass

  • cache_t
    用于快速查找方法執行函數,是可增量擴展的哈希表結構,是局部性原理的最佳運用

 struct cache_t {
    struct bucket_t *_buckets;//一個散列表,用來方法緩存,bucket_t類型,包含key以及方法實現IMP
    mask_t _mask;//分配用來緩存bucket的總數
    mask_t _occupied;//表明目前實際占用的緩存bucket的個數
}
struct bucket_t {
    private:
    cache_key_t _key;
    IMP _imp;
 }

  • class_data_bits_t:對class_rw_t的封裝
struct class_rw_t {
     uint32_t flags;
     uint32_t version;

     const class_ro_t *ro;

     method_array_t methods;
     property_array_t properties;
     protocol_array_t protocols;

     Class firstSubclass;
     Class nextSiblingClass;

     char *demangledName;
}    

Objc的類的屬性、方法、以及遵循的協議都放在class_rw_t中,class_rw_t代表了類相關的讀寫信息,是對class_ro_t的封裝,而class_ro_t代表了類的只讀信息,存儲了 編譯器決定了的屬性、方法和遵守協議

struct class_ro_t {
    uint32_t flags;
    uint32_t instanceStart;
    uint32_t instanceSize;
    #ifdef __LP64__
    uint32_t reserved;
    #endif

    const uint8_t * ivarLayout;

    const char * name;
    method_list_t * baseMethodList;
    protocol_list_t * baseProtocols;
    const ivar_list_t * ivars;

    const uint8_t * weakIvarLayout;
    property_list_t *baseProperties;

    method_list_t *baseMethods() const {
        return baseMethodList;
    }
  };

  • method_t
    函數四要素:名稱,返回值,參數,函數體
struct method_t {
  SEL name;           //名稱
  const char *types;//返回值和參數
  IMP imp;              //函數體
}

二、 對象,類對象,元類對象

  • 類對象存儲實例方法列表等信息。

  • 元類對象存儲類方法列表等信息。

    image

    superClass是一層層集成的,到最后NSObject的superClass是nil.而NSObject的isa指向根元類,這個根元類的isa指向它自己,而它的superClass是NSObject,也就是最后形成一個環,
    三、消息傳遞

    void objc_msgSend(void /* id self, SEL op, ... */ )
    
    void objc_msgSendSuper(void /* struct objc_super *super, SEL op, ... */ )
    
    struct objc_super {
        /// Specifies an instance of a class.
        __unsafe_unretained _Nonnull id receiver;
    
        /// Specifies the particular superclass of the instance to message. 
    #if !defined(__cplusplus)  &&  !__OBJC2__
        /* For compatibility with old objc-runtime.h header */
        __unsafe_unretained _Nonnull Class class;
    #else
        __unsafe_unretained _Nonnull Class super_class;
    #endif
        /* super_class is the first class to search */
    };
    
    

消息傳遞的流程:緩存查找-->當前類查找-->父類逐級查找

  • 調用方法之前,先去查找緩存,看看緩存中是否有對應選擇器的方法實現,如果有,就去調用函數,完成消息傳遞(緩存查找:給定值SEL,目標是查找對應bucket_t中的IMP,哈希查找)
  • 如果緩存中沒有,會根據當前實例的isa指針查找當前類對象的方法列表,看看是否有同樣名稱的方法 ,如果找到,就去調用函數,完成消息傳遞(當前類中查找:對于已排序好的方法列表,采用二分查找,對于沒有排序好的列表,采用一般遍歷)
  • 如果當前類對象的方法列表沒有,就會逐級父類方法列表中查找,如果找到,就去調用函數,完成消息傳遞(父類逐級查找:先判斷父類是否為nil,為nil則結束,否則就繼續進行緩存查找-->當前類查找-->父類逐級查找的流程)
  • 如果一直查到根類依然沒有查找到,則進入到消息轉發流程中,完成消息傳遞

四、消息轉發

+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel;//為對象方法進行決議
+ (BOOL)resolveClassMethod:(SEL)sel;//為類方法進行決議
- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector;//方法轉發目標
- (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector;
- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation;

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那么最后消息未能處理的時候,還會調用到
- (void)doesNotRecognizeSelector:(SEL)aSelector這個方法,我們也可以在這個方法中做處理,避免掉crash,但是只建議在線上環境的時候做處理,實際開發過程中還要把異常拋出來

  • 方法交換(Method-Swizzling)

      + (void)load
    {
        Method test = class_getInstanceMethod(self, @selector(test));
    
        Method otherTest = class_getInstanceMethod(self, @selector(otherTest));
    
        method_exchangeImplementations(test, otherTest);
    }
    
    

應用場景:替換系統的方法,比如viewDidLoad,viewWillAppear以及一些響應方法,來進行統計信息

  • 動態添加方法

    class_addMethod(self, sel, testImp, "v@:");
    
    void testImp (void)
    {
        NSLog(@"testImp");
    }
    
    
  • @dynamic 動態方法解析
    動態運行時語言將函數決議推遲到運行時
    編譯時語言在編譯期進行函數決議

  • [obj foo]和objc_msgSend()函數之間有什么關系?
    objc_msgSend()是[obj foo]的具體實現。在runtime中,objc_msgSend()是一個c函數,[obj foo]會被翻譯成這樣的形式objc_msgSend(obj, foo)。

  • runtime是如何通過selector找到對應的IMP地址的?
    緩存查找-->當前類查找-->父類逐級查找

  • 能否向編譯后的類中增加實例變量?
    不能。 編譯后,該類已經完成了實例變量的布局,不能再增加實例變量。
    但可以向動態添加的類中增加實例變量。

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