iOS中的类、元类以及isa示例详解

前言

对于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）

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]));
}
@end
int 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 0x100001328
following the isa pointer 1 times gives 0x100001350
following the isa pointer 2 times gives 0x100001328
following the isa pointer 3 times gives 0x7fffb9a4f0f0
following the isa pointer 4 times gives 0x7fffb9a4f0f0
nsobject's class is 0x7fffb9a4f140
nsobject'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 0x100002378
following 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 0x100001338
following the isa pointer 1 times gives 0x100001360
following the isa pointer 2 times gives 0x100001338
following the isa pointer 3 times gives 0x7fffb9a4f0f0
following the isa pointer 4 times gives 0x7fffb9a4f0f0
nsobject's class is 0x7fffb9a4f140
nsobject's meta class is 0x7fffb9a4f0f0
--------------------------------
this object is 0x100675ed0.
class is animal, and super is nsobject.
metaclass is 0x100001388
following the isa pointer 1 times gives 0x1000013b0
following the isa pointer 2 times gives 0x100001388
following the isa pointer 3 times gives 0x7fffb9a4f0f0
following the isa pointer 4 times gives 0x7fffb9a4f0f0
nsobject's class is 0x7fffb9a4f140
nsobject's meta class is 0x7fffb9a4f0f0
program 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)

总结

以上就是这篇文章的全部内容了，希望本文的内容对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值，如果有疑问大家可以留言交流，谢谢大家对的支持。