Objective-C 的對(duì)象是基于 Runtime 創(chuàng)建的結(jié)構(gòu)體。先從代碼層面分析一下。

Class *class = [[Class alloc] init];

alloc 方法會(huì)為對(duì)象分配一塊內(nèi)存空間，空間的大小為 isa_t（8 字節(jié)）的大小加上所有成員變量所需的空間，再進(jìn)行一次內(nèi)存對(duì)齊。分配完空間后會(huì)初始化 isa_t ，而 isa_t 是一個(gè) union 類型的結(jié)構(gòu)體（或者稱之為聯(lián)合體），它的結(jié)構(gòu)是在 Runtime 里被定義的。

union isa_t {  
    isa_t() { }
    isa_t(uintptr_t value) : bits(value) { }

    Class cls;
    uintptr_t bits;

    struct {
       uintptr_t indexed           : 1;
       uintptr_t has_assoc         : 1;
       uintptr_t has_cxx_dtor      : 1;
       uintptr_t shiftcls          : 33;
       uintptr_t magic             : 6;
       uintptr_t weakly_referenced : 1;
       uintptr_t deallocating      : 1;
       uintptr_t has_sidetable_rc  : 1;
       uintptr_t extra_rc          : 19;
    };
};

從 isa_t 的結(jié)構(gòu)可以看出，isa_t 可以存儲(chǔ) struct，uintptr_t 或者 Class 類型
。

init 方法就直接返回了初始化好的對(duì)象，class 指針指向這個(gè)初始化好的對(duì)象。

也就是在 Runtime 的協(xié)助之下，一個(gè)對(duì)象完成了創(chuàng)建。

你可能想知道，這個(gè)對(duì)象只存放了一個(gè) isa_t 結(jié)構(gòu)體和成員變量，對(duì)象的方法在哪里？

在編譯的時(shí)候，類在內(nèi)存中的位置就已經(jīng)確定，而在 main 方法之前，Runtime 將可執(zhí)行文件中和動(dòng)態(tài)庫(kù)所有的符號(hào)（Class，Protocol，Selector，IMP，…）加載到內(nèi)存中，由 Runtime 管理，這里也包括了也是一個(gè)對(duì)象的類。

類對(duì)象里儲(chǔ)存著一個(gè) isa_t 的結(jié)構(gòu)體，super_class 指針，cache_t 結(jié)構(gòu)體，class_data_bits_t 指針。

struct objc_class : objc_object {
    isa_t isa;
    Class superclass;
    cache_t cache;            
    class_data_bits_t bits;    
｝

class_data_bits_t 指向類對(duì)象的數(shù)據(jù)區(qū)域，數(shù)據(jù)區(qū)域存放著這個(gè)類的實(shí)例方法鏈表。而類方法存在元類對(duì)象的數(shù)據(jù)區(qū)域。也就是有對(duì)象，類對(duì)象，元類對(duì)象三個(gè)概念，對(duì)象是在運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)創(chuàng)建的，可以有無(wú)數(shù)個(gè)，類對(duì)象和元類對(duì)象在 main 方法之前創(chuàng)建的，分別只會(huì)有一個(gè)。

消息分發(fā)：

在 Objective-C 中的“方法調(diào)用”其實(shí)應(yīng)該叫做消息傳遞，[object message] 會(huì)被編譯器翻譯為 objc_msgSend(object, @selector(message))，這是一個(gè) C 方法，首先看它的兩個(gè)參數(shù)，第一個(gè)是 object ，既方法調(diào)用者，第二個(gè)參數(shù)稱為選擇子 SEL，Objective-C 為我們維護(hù)了一個(gè)巨大的選擇子表，在使用 @selector() 時(shí)會(huì)從這個(gè)選擇子表中根據(jù)選擇子的名字查找對(duì)應(yīng)的 SEL。如果沒有找到，則會(huì)生成一個(gè) SEL 并添加到表中，在編譯期間會(huì)掃描全部的頭文件和實(shí)現(xiàn)文件將其中的方法以及使用 @selector() 生成的選擇子加入到選擇子表中。

通過第一個(gè)參數(shù) object，可以找到 object 對(duì)象的 isa_t 結(jié)構(gòu)體，從上文中能看 isa_t 結(jié)構(gòu)體的結(jié)構(gòu)，在 isa_t 結(jié)構(gòu)體中，shiftcls 存放的是一個(gè) 33 位的地址，用于指向 object 對(duì)象的類對(duì)象，而類對(duì)象里有一個(gè) cache_t 結(jié)構(gòu)體，來(lái)看一下 cache_t 的具體代碼，

struct cache_t {
    struct bucket_t *_buckets;
    mask_t _mask;
    mask_t _occupied;
｝

_mask：分配用來(lái)緩存 bucket 的總數(shù)。
_occupied：表明目前實(shí)際占用的緩存 bucket 的個(gè)數(shù)。
_buckets：一個(gè)散列表，用來(lái)方法緩存，bucket_t 類型，包含 key 以及方法實(shí)現(xiàn) IMP。

struct bucket_t {
private:
    cache_key_t _key;
    IMP _imp;
｝

objc_msgSend() 方法會(huì)先從緩存表里，查找是否有該 SEL 對(duì)應(yīng)的 IMP，有的話算命中緩存，直接通過函數(shù)指針 IMP ，找到方法的具體實(shí)現(xiàn)函數(shù)，執(zhí)行。

當(dāng)然緩存表里可能并不會(huì)命中，則此時(shí)會(huì)根據(jù)類對(duì)象的 class_data_bits_t 指針找到數(shù)據(jù)區(qū)域，數(shù)據(jù)區(qū)域里用鏈表存放著類的實(shí)例方法，實(shí)例方法也是一個(gè)結(jié)構(gòu)體，其結(jié)構(gòu)為：

struct method_t {  
    SEL name;
    const char *types;
    IMP imp;
};

編譯器將每個(gè)方法的返回值和參數(shù)類型編碼為一個(gè)字符串，types 指向的就是這樣一個(gè)字符串，objc_msgSend() 會(huì)在類對(duì)象的方法鏈表里按鏈表順序去匹配 SEL，匹配成功則停止，并將此方法加入到類對(duì)象的 _buckets 里緩存起來(lái)。如果沒找到則會(huì)通過類對(duì)象的 superclass 指針找到其父類，去父類的方法列表里尋找（也會(huì)從父類的方法緩存列表開始）。

如果繼續(xù)沒有找到會(huì)一直向父類尋找，直到遇見 NSObject，NSObject 的 superclass 指向 nil。也就意味著尋找結(jié)束，并沒有找到實(shí)現(xiàn)方法。（如果這個(gè)過程找到了，也同樣會(huì)在 object 的類對(duì)象的 _buckets 里緩存起來(lái)）。

選擇子在當(dāng)前類和父類中都沒有找到實(shí)現(xiàn)，就進(jìn)入了方法決議（method resolve），首先判斷當(dāng)前 object 的類對(duì)象是否實(shí)現(xiàn)了 resolveInstanceMethod: 方法，如果實(shí)現(xiàn)的話，會(huì)調(diào)用 resolveInstanceMethod：方法，這個(gè)時(shí)候我們可以在 resolveInstanceMethod：方法里動(dòng)態(tài)的添加該 SEL 對(duì)應(yīng)的方法（也可以去做點(diǎn)別的，比如寫入日志）。之后會(huì)重新執(zhí)行查找方法實(shí)現(xiàn)的流程，如果依舊沒找到方法，或者沒有實(shí)現(xiàn) resolveInstanceMethod: 方法，Runtime 還有另一套機(jī)制，消息轉(zhuǎn)發(fā)。

消息轉(zhuǎn)發(fā)：

消息轉(zhuǎn)發(fā)分為以下幾步：

1.調(diào)用 forwardingTargetForSelector: 方法，嘗試找到一個(gè)能響應(yīng)該消息的對(duì)象。如果獲取到，則直接轉(zhuǎn)發(fā)給它。如果返回了 nil，繼續(xù)下面的動(dòng)作。

2.調(diào)用 methodSignatureForSelector: 方法，嘗試獲得一個(gè)方法簽名。如果獲取不到，則直接調(diào)用 doesNotRecognizeSelector 拋出異常。

3.調(diào)用 forwardInvocation: 方法，將第 2 步獲取到的方法簽名包裝成 Invocation 傳入，如何處理就在這里面了。

以上三個(gè)方法都可以通過在 object 的類對(duì)象里實(shí)現(xiàn)， forwardingTargetForSelector: 可以通過對(duì)參數(shù) SEL 的判斷，返回一個(gè)可以響應(yīng)該消息的對(duì)象。這樣則會(huì)重新從該對(duì)象開始執(zhí)行查找方法實(shí)現(xiàn)的流程，找到了也同樣會(huì)在 object 的類對(duì)象的 _buckets 里緩存起來(lái)。而 2，3 方法則一般是配套使用，實(shí)現(xiàn) methodSignatureForSelector: 方法根據(jù)參數(shù) SEL ，做相應(yīng)處理，返回 NSMethodSignature (方法簽名) 對(duì)象，NSMethodSignature 對(duì)象會(huì)被包裝成 NSInvocation 對(duì)象，forwardInvocation: 方法里就可以對(duì) NSInvocation 進(jìn)行處理了。

上面是講的是實(shí)例方法，類方法沒什么區(qū)別，類方法儲(chǔ)存在元類對(duì)象的數(shù)據(jù)區(qū)域里，通過類對(duì)象的 isa_t 找到元類對(duì)象，執(zhí)行查找方法實(shí)現(xiàn)的流程，元類對(duì)象的 superclass 最終也會(huì)指向 NSObject。沒找到的話，也會(huì)有方法決議以及消息轉(zhuǎn)發(fā)。

runtime 可以做什么：

實(shí)現(xiàn)多繼承：從 forwardingTargetForSelector: 方法就能知道，一個(gè)類可以做到繼承多個(gè)類的效果，只需要在這一步將消息轉(zhuǎn)發(fā)給正確的類對(duì)象就可以模擬多繼承的效果。

交換兩個(gè)方法的實(shí)現(xiàn)：

    Method m1 = class_getInstanceMethod([M1 class], @selector(hello1));
    Method m2 = class_getInstanceMethod([M2 class], @selector(hello2));
    method_exchangeImplementations(m2, m1);

關(guān)聯(lián)對(duì)象：

通過下面兩個(gè)方法，可以給 category 實(shí)現(xiàn)添加成員變量的效果。

objc_setAssociatedObject
objc_getAssociatedObject

動(dòng)態(tài)添加類和方法：

objc_allocateClassPair 函數(shù)與 objc_registerClassPair 函數(shù)可以完成一個(gè)新類的添加，class_addMethod 給類添加方法，class_addIvar 添加成員變量，objc_registerClassPair 來(lái)注冊(cè)類，其中成員變量的添加必須在類注冊(cè)之前，類注冊(cè)后就可以創(chuàng)建該類的對(duì)象了，而再添加成員變量就會(huì)破壞創(chuàng)建的對(duì)象的內(nèi)存結(jié)構(gòu)。

將 json 轉(zhuǎn)換為 model：

用到了 Runtime 獲取某一個(gè)類的全部屬性的名字，以及 Runtime 獲取屬性的類型。