深入 iOS 底层：揭秘类的 cache_t 结构

IOS

2024-02-01 14:20:54

导言

在深入探索了 class_data_bits_t 结构的内部运作后，我们现在将注意力转向另一个关键类成员：cache_t。顾名思义，cache_t 是一个缓存机制，负责高速检索类方法。本文将带领您深入了解其内部结构和工作原理。

缓存的目的

Objective-C 中的方法调用是一个相对昂贵的操作，涉及消息传递和动态绑定。为了优化性能，iOS 引入了 cache_t，它充当了方法调用的快速缓存。该缓存存储了先前调用的方法的信息，从而避免了在后续调用中重复昂贵的查找过程。

哈希表实现

cache_t 使用散列表作为其底层数据结构。散列表将方法标识符（通常是方法选择器）映射到相应的 method_t 结构，其中包含方法的实现细节。通过这种方式，可以在 O(1) 时间复杂度内查找方法。

缓存机制

cache_t 维护了一个包含缓存条目的数组。每个缓存条目包含以下信息：

方法选择器
method_t 结构的指针
条目创建时间戳

当调用一个方法时，cache_t 会首先检查缓存中是否有该方法的条目。如果找到，它将立即返回该方法的指针。如果未找到，则会进行更昂贵的动态查找过程。如果找到该方法，则会将一个新的缓存条目添加到缓存中。

缓存管理

cache_t 采用最少最近使用 (LRU) 缓存替换策略。当缓存已满时，最久未使用的条目将被新条目替换。这确保了缓存中始终存储最新访问的方法。

在 iOS 中的应用

cache_t 结构在 iOS 中广泛用于各种目的，包括：

类方法调用缓存
消息传递优化
性能分析

深入示例

让我们通过一个示例代码片段来演示 cache_t 的工作原理：

// 获取类的 cache_t 结构
Class cls = [NSString class];
cache_t cache = objc_getClassCache(cls);

// 缓存中查找方法选择器
SEL selector = @selector(length);
method_t method = cache_findMethod(cache, selector);

// 如果找到，则使用缓存方法
if (method) {
    // 执行缓存的方法
    NSLog(@"Cache hit!");
} else {
    // 未找到，使用动态查找
    NSLog(@"Cache miss!");
}