iOS高级开发工程师面试——RunTime

一、简介

Objective-C 语言是一门动态语言。它把一些决策从编译阶段、链接阶段推迟到运行时阶段，实现该机制的基础就是 runtime（又叫作运行时）。

Runtime 提供的接口基本都是 C 语言，源码由 C\C++\汇编语言编写。Runtime API 为 Objective-C 语言的动态属性提供支持，充当一种用于 Objective-C 语言的操作系统，使得该语言正常运转工作。

二、介绍下 RunTime 的内存模型（isa、对象、类、metaclass、结构体的存储信息等）

对象

OC中的对象指向的是一个objc_object指针类型，typedef struct objc_object *id；从它的结构体中可以看出，它包括一个isa指针，指向的是这个对象的类对象，一个对象实例就是通过这个isa找到它自己的Class，而这个Class中存储的就是这个实例的方法列表、属性列表、成员变量列表等相关信息的。

/// Represents an instance of a class.
struct objc_object {
   
    Class _Nonnull isa  OBJC_ISA_AVAILABILITY;
};

类

在OC中的类是用Class来表示的，实际上它指向的是一个objc_class的指针类型，typedef struct objc_class *Class;对应的结构体如下：

struct objc_class {
   
      Class _Nonnull isa  OBJC_ISA_AVAILABILITY;

  #if !__OBJC2__
      Class _Nullable super_class                              OBJC2_UNAVAILABLE;
      const char * _Nonnull name                               OBJC2_UNAVAILABLE;
      long version                                             OBJC2_UNAVAILABLE;
      long info                                                OBJC2_UNAVAILABLE;
      long instance_size                                       OBJC2_UNAVAILABLE;
      struct objc_ivar_list * _Nullable ivars                  OBJC2_UNAVAILABLE;
      struct objc_method_list * _Nullable * _Nullable methodLists                    OBJC2_UNAVAILABLE;
      struct objc_cache * _Nonnull cache                       OBJC2_UNAVAILABLE;
      struct objc_protocol_list * _Nullable protocols          OBJC2_UNAVAILABLE;
  #endif

  }

从结构体中定义的变量可知，OC的Class类型包括如下数据（即：元数据metadata）：super_class（父类类对象）；
name（类对象的名称）；
version、info（版本和相关信息）；
instance_size（实例内存大小）；
ivars（实例变量列表）；
methodLists（方法列表）；
cache（缓存）；
protocols（实现的协议列表）;
当然也包括一个isa指针，这说明Class也是一个对象类型，所以我们称之为类对象，这里的isa指向的是元类对象（metaclass），元类中保存了创建类对象（Class）的类方法的全部信息。

以下图中可以清楚的了解到OC对象、类、元类之间的关系:

从图中可知：
对象的isa指针指向类，类对象的isa指针指向元类，元类对象的isa指针指向根元类，根元类的isa指针指向他本身，从而形成一个闭环。
元类（Meta Class）：是一个类对象的类，即：Class的类，这里保存了类方法等相关信息。

我们再看一下类对象中存储的方法、属性、成员变量等信息的结构体：

• objc_ivar_list
  存储了类的成员变量，可以通过object_getIvar或class_copyIvarList<