Runtime作为Objective-C一个重要特性，简称运行时，就是它让OC成为一个动态语言，那它到底做了些什么呢？

Runtime

组成

数据结构
- objc_object
- objc_class
- isa指针
- method_t
类对象与元类对象
消息传递
方法缓存
消息转发
Method-Swizzling 可做代码混淆
动态添加方法
动态方法解析

objc_object

objc_class

isa指针

isa是什么？
isa首先分为指针型isa和非指针型isa
对于ARM64架构下，只需要三四十位就能代表Class的地址，剩余的位数就可以存储其他数据。以此达到节省内存的目的。

isa指向

cache_t

用于快速查找方法执行函数
是可增量扩展的哈希表结构
是局部性原理的最佳应用
- 局部性原理的简单说明：一个类中部分方法使用频次较高，就将这些方法放入缓存中，这样下次调用方法，直接从缓存中读取的概率就比较高。 cache_t的数据结构
  是个数组类型，成员是bucket_t类型
  bucket_t包含 key 和 IMP
  key就是方法选择器的名称，通过SEL调用
  IMP是个无类型的函数指针
  根据key，用哈希查找算法，定位当前key所对应的bucket_t类型的数据结构，位于数据哪个位置，然后根据IMP调用函数

class_data_bits_t

class_data_bits_t主要是对class_rw_t的封装
class_rw_t代表了类相关的读写信息（如分类，协议，方法，属性等）、对class_ro_t的封装（readonly 成员变量，内部方法等）
class_ro_t代表了类相关的只读信息

class_rw_t

一般情况下，都是存储分类方法添加的内容

class_ro_t

method_t

Type Encodings

const char* types;

整体数据结构

对象、类对象、元类对象

类对象存储实例方法列表等信息
元类对象存储类方法列表等信息

Q:类对象和元类对象有什么区别？
A:1.实例对象可以通过isa指针找到类对象，访问实例方法列表并通过类的isa指针找到元类对象，访问类方法列表等。
2.任何一个元类对象的isa指针，都指向根元类对象，包括根元类对象本身。

Q:如果我们调用的一个类方法，没有对应的实现，但是根类有同名的实例方法的时候，这时候会不会发生崩溃，会不会产生实际调用？
A: 由于根元类的superClass指针，指向根类，所以会调用根类的同名实例方法。

消息传递简述
调用实例方法a，根据isa指针，找到对应的类的方法列表，然后找父类，然后父类，最后nil。
调用类方法a，通过类的isa指针，找到对应的类，然后找类的方法列表，然后根据superClass指针找父类的，到根类，最后nil。

消息传递

1	void objc_msgSend(void /* id self,SEL op, ... */)

1	void objc_msgSendSuper(void /* struct objc_super super,SEL op, .../)

>答案：都是 Phone
>理由：因为objc_msgSend和objc_msgSendSuper的消息接收者，都是self这个实例对象。
>objc_msgSendSuper只是代表，寻找方法从父类开始查找，而class这个方法是NSObject的方法，父类Mobile中也没有，所以最终都是Phone

缓存查找

当前类中查找

对于已排好序的列表，采用二分查找算法查找方法对应执行函数
对于没有排序的列表，采用一般遍历查找方法对应执行函数

二分查找/折半查找

1.必须采用顺序存储结构。

2.必须按关键字大小有序排列。

func binarySearch<T: Comparable>(_ a: [T], key: T) -> Int? {    
    var lowerBound = 0    
    var upperBound = a.count    
    while lowerBound < upperBound {        
        let midIndex = lowerBound + (upperBound - lowerBound) / 2        
        if a[midIndex] == key {            
            return midIndex        
        } else if a[midIndex] < key {            
            lowerBound = midIndex + 1        
        } else {            
            upperBound = midIndex        
        }    
    }    
    return nil
}

父类逐级查找

消息转发流程

1 动态方法解析

向当前类发送resolveInstanceMethod:信号，检查是否动态向该类添加了方法。
resolveInstanceMethod:参数是 SEL类型，返回BOOL 。告诉系统是否解决这个方法的实现。

2 快速消息转发

检查该类是否实现了forwardingTargetForSelector: 方法，若实现了则调用这个方法。若该方法返回值对象非nil或非self，则向该返回对象重新发送消息。
forwardingTargetForSelector:参数是 SEL类型，返回 id。告诉系统这个方法的处理对象是谁。

3 标准消息转发

为了达到间接实现多继承目的的方法，可利用消息转发
methodSignatureForSelector:参数是 SEL类型，返回 id 方法签名。是包含方法选择器的返回值类型，参数个数和参数类型的一个封装。并取到返回的方法签名用于生成 NSInvocation对象

4 消息转发机制

forwardInvocation

Method-Swizzling

简单的来说。就是交换了方法的实现

RuntimeObject.h

#import <Foundation/Foundation.h>

@interface RuntimeObject : NSObject

- (void)test;

- (void)otherTest;

@end

RuntimeObject.m

#import "RuntimeObject.h"
#import <objc/runtime.h>

@implementation RuntimeObject

+ (void)load{
    //获取test方法
    Method test = class_getInstanceMethod(self, @selector(test));
    //获取otherTest的结构体
    Method otherTest = class_getInstanceMethod(self, @selector(otherTest));
    //交换方法实现
    method_exchangeImplementations(test, otherTest);
}

- (void)test{
    NSLog(@"test");
}

- (void)otherTest{
    //实际上是调用了test的具体实现
    [self otherTest];
    NSLog(@"otherTest");
}

实际业务场景：比如很多时候需要记录viewWillAppear viewDidLoad的操作，不可能每个页面去添加，可以替换系统的方法，然后加一句代码，就能统计到。

动态添加方法

+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel{
    
    //如果是text方法。打印日志
    if (sel == @selector(test)) {
        NSLog(@"resolveInstanceMethod");
        
        //动态添加test方法实现
        class_addMethod(self, @selector(test), testImp, "v@:");
        
        
        //如果返回YES，则消息转发流程就结束了。为了看后续效果，先返回NO
        return YES;
    }
    else{
        //返回父类的默认调用
        return [super resolveInstanceMethod:sel];
    }
}

动态方法解析

@dynamic

动态运行时语言将函数决议推迟到运行时。
编译时语言在编译期进行函数决议。

Runtime实战

[obj foo] 和 objc_msgSend() 函数之间有什么关系？
- [obj foo] 等于 ojc_mesSend(obj,foo) "v@:"

runtime如何通过Selector找到对应IMP地址的？
- 首先找到当前实例变量对应的类，去这个类的方法缓存中查找方法，未命中就去类的方法列表查找，再去父类的方法缓存中查找，以此类推，如果最后都没找到，就返回nil。

能否向编译后的类中增加实例变量？
不能。因为编译后的实例变量存储在class_ro_t中，是只读的。
但能在动态添加的方法中添加实例变量。