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iOS中类、元类、isa详解

本文是来自@FlyOceanFish的投稿

类相信大家都知道是什么,如果看过runtime的源码或者看过相关的文章对isa肯定也不陌生,不过元类(meta class)大家可能就比较陌生了。不过大家也不要担心,我会细细道来,让大家明白它到底是个什么东西。

先看一段大家非常熟悉的代码:

Person *person = [[Person alloc] init];

为什么Person类名就能调用到alloc方法吗?到底怎么找到了alloc的方法了呢?

1.首先,在相应操作的对象中的缓存方法列表中找调用的方法,如果找到,转向相应实现并执行。

2.如果没找到,在相应操作的对象中的方法列表中找调用的方法,如果找到,转向相应实现执行

3.如果没找到,去父类指针所指向的对象中执行1,2.

4.以此类推,如果一直到根类还没找到,转向拦截调用,走消息转发机制。

5.如果没有重写拦截调用的方法,程序报错。

上边是我从网上一篇文章摘录的查找alloc的方法的大体过程。如果是实例方法(声明以`-`开头)这个描述的换个过程还是可以的,不过如果是类方法(声明以`+`开头比如`alloc`方法)还是有所欠缺的!

元类

`元类`也是类,是描述`Class `类对象的类。

Class aclass = [Person class];>一切皆对象。每一个对象都对应一个类。 `Person` 类就是`person`变量对象的类,换句话说就是`person`对象的isa指向`Person`对应的结构体的类;`aclass`也是对象,描述它的类就是元类,换句话说`aclass`对象的isa指向的就是`元类`。

**元类保存了类方法的列表**。当一个类方法被调用时,元类会首先查找它本身是否有该类方法的实现,如果没有则该元类会向它的父类查找该方法,直到一直找到继承链的头。(回答文章上边查找方法所欠缺的地方)

1.png

这张图是非常精髓的,直接诠释了元类和isa。大家可以一边阅读本文,一边回忆此图,多看几遍。

上边都是概念性质偏多,不知道大家理解的如何。现在看一个实例来具体介绍上边的内容。

代码示例

//  Created by FlyOceanFish on 2018/1/9.//  Copyright © 2018年 FlyOceanFish. All rights reserved.//#import #import @interface Person: NSObject@end@implementation Person+ (void)printStatic{}- (void)print{    NSLog(@"This object is %p.", self);    NSLog(@"Class is %@, and super is %@.", [self class], [self superclass]);    const char *name = object_getClassName(self);    Class metaClass = objc_getMetaClass(name);    NSLog(@"MetaClass is %p",metaClass);    Class currentClass = [self class];    for (int i = 1; i < 5; i++)    {        NSLog(@"Following the isa pointer %d times gives %p", i, currentClass);            unsigned int countMethod = 0;        NSLog(@"---------------**%d start**-----------------------",i);        Method * methods = class_copyMethodList(currentClass, &countMethod);        [self printMethod:countMethod methods:methods ];        NSLog(@"---------------**%d end**-----------------------",i);        currentClass = object_getClass(currentClass);    }    NSLog(@"NSObject's class is %p", [NSObject class]);    NSLog(@"NSObject's meta class is %p", object_getClass([NSObject class]));}- (void)printMethod:(int)count methods:(Method *) methods{    for (int j = 0; j < count; j++) {        Method method = methods[j];        SEL methodSEL = method_getName(method);        const char * selName = sel_getName(methodSEL);        if (methodSEL) {            NSLog(@"sel------%s", selName);        }    }}@end@interface Animal: NSObject@end@implementation Animal- (void)print{    NSLog(@"This object is %p.", self);    NSLog(@"Class is %@, and super is %@.", [self class], [self superclass]);    const char *name = object_getClassName(self);    Class metaClass = objc_getMetaClass(name);    NSLog(@"MetaClass is %p",metaClass);    Class currentClass = [self class];    for (int i = 1; i < 5; 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]));}@endint main(int argc, const char * argv[]) {    @autoreleasepool {        Person *person = [[Person alloc] init];        Class class = [Person class];        [person print];//        printf("--------------------------------");//        Animal *animal = [[Animal alloc] init];//        [animal print];    }    return 0;}

这个示例有两部分功能:

1. 大家只看`Person`的演示功能即可。

2. 观察Person和Animal两个对象的打印(打印方法名的可以注释掉,将main方法中的代码注释打开)

`Person`的演示功能(不打印方法名称)

This object is 0x100408400.Class is Person, and super is NSObject.MetaClass is 0x100001328Following the isa pointer 1 times gives 0x100001350Following the isa pointer 2 times gives 0x100001328Following the isa pointer 3 times gives 0x7fffb9a4f0f0Following the isa pointer 4 times gives 0x7fffb9a4f0f0NSObject's class is 0x7fffb9a4f140NSObject's meta class is 0x7fffb9a4f0f0

我们来观察isa到达过的地址的值:

  •  对象的地址是 0x100408400.

  •  类的地址是 0x100001350.

  •  元类的地址是 0x100001328.

  •  根元类(NSObject的元类)的地址是 0x7fffb9a4f0f0.

对于本次打印我们可以做出以下结论(可以再去看一遍上边那张精髓的图):

  • 对于3、4次打印相同,就是因为NSObject元类的类是它本身.

  •  我们在实例化对象的时候,其实是创建了许多对象,这就是我们说的类簇。也对应了我们在用runtime创建类的时候`objc_allocateClassPair(xx,xx)`中是`ClassPair`而不是`bjc_allocateClass`

  • 通过地址的大小也可以看出对象实例化先后,地址越小的越先实例化

  •  很好的诠释了上边那张精髓图isa的指向

  • NSObject的两个地址都非常大(哈哈哈哈哈!为什么非常大啊??接下往下看)

`Person`的演示功能(打印方法名称)

Class is Person, and super is NSObject.MetaClass is 0x100002378Following the isa pointer 1 times gives 0x1000023a0---------------**1 start**----------------------- sel------printMethod:methods:sel------print---------------**1 end**-----------------------Following the isa pointer 2 times gives 0x100002378---------------**2 start**-----------------------sel------printStatic---------------**2 end**-----------------------Following the isa pointer 3 times gives 0x7fffb9a4f0f0 ---------------**3 start**-----------------------我只把重要的复制出来了,`NSObject`的所有的方法名没有复制出来,在此处不是重要的。

此次打印结果的结论:

  • 类方法(静态方法)是存储在元类中的

观察Person和Animal两个对象的打印

This object is 0x100508e70.Class is Person, and super is NSObject.MetaClass is 0x100001338Following the isa pointer 1 times gives 0x100001360Following the isa pointer 2 times gives 0x100001338Following the isa pointer 3 times gives 0x7fffb9a4f0f0Following the isa pointer 4 times gives 0x7fffb9a4f0f0NSObject's class is 0x7fffb9a4f140NSObject's meta class is 0x7fffb9a4f0f0--------------------------------This object is 0x100675ed0.Class is Animal, and super is NSObject.MetaClass is 0x100001388Following the isa pointer 1 times gives 0x1000013b0Following the isa pointer 2 times gives 0x100001388Following the isa pointer 3 times gives 0x7fffb9a4f0f0Following the isa pointer 4 times gives 0x7fffb9a4f0f0NSObject's class is 0x7fffb9a4f140NSObject's meta class is 0x7fffb9a4f0f0Program ended with exit code: 0

此次打印的结论:

  •  `Animal`相关打印的地址都比`Person`的大。再次诠释了栈是由大往小排列的。栈口在最小的地方

  •  `Animal`和`Person`的`NSObject`的两个地址一样。(知道为什么大了吗?其实就是保证这两个地址足够大,以致于永远在栈中。这样整个程序中其实就是存在一个,有点像单例的意思)

[我的博客](http://flyoceanfish.top/)

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