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深入解析 Objective-C 底层原理之类结构缓存

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缓存机制概述

Objective-C 中的类结构包含了一个缓存机制，用于优化方法查找和调用。该机制利用散列表来缓存方法信息，以加快方法调用的速度。当调用一个方法时，Objective-C 运行时会首先在缓存中查找该方法，如果命中，则直接返回缓存中的方法实现；如果未命中，则遍历类结构中的方法列表，找到对应的实现并将其加入缓存中，然后再执行该方法。

缓存数据结构

CACHE_MASK_STORAGE

CACHE_MASK_STORAGE 是一个宏，用于定义缓存数据结构的大小。在 64 位系统中，CACHE_MASK_STORAGE 的值为 0x1f，表示缓存大小为 32 个字节。在 32 位系统中，CACHE_MASK_STORAGE 的值为 0x7，表示缓存大小为 8 个字节。

_buckets

_buckets 是一个指向 bucket_t 结构体的数组，表示缓存本身。bucket_t 结构体包含两个数据成员：_imp 和 _sel。在 64 位系统中，bucket_t 结构体如下：

struct bucket_t {
    struct IMP _imp;
    SEL _sel;
};

在 32 位系统中，bucket_t 结构体如下：

struct bucket_t {
    SEL _sel;
    struct IMP _imp;
};

_imp 是一个指向方法实现的指针。_sel 是一个指向方法选择器的指针。方法选择器是一个唯一标识符，用于标识一个方法。

缓存工作原理

当调用一个方法时，Objective-C 运行时会首先在缓存中查找该方法。查找过程如下：

  1. 计算方法选择器的哈希值。
  2. 使用哈希值作为索引，查找缓存中的对应 bucket。
  3. 比较 bucket 中的 _sel 和传入的方法选择器。如果匹配，则命中缓存。
  4. 如果未命中缓存，则遍历类结构中的方法列表，找到对应的实现。
  5. 将找到的方法实现加入缓存中。
  6. 执行该方法。

缓存的重要性

缓存机制是 Objective-C 运行时的重要组成部分，它极大地提高了方法调用的速度。如果没有缓存，Objective-C 运行时需要遍历类结构中的方法列表才能找到要调用的方法，这会极大地降低性能。

结论

Objective-C 中的类结构缓存机制是一种高效的技术，用于优化方法查找和调用。它利用散列表来缓存方法信息，从而极大地提高了方法调用的速度。理解缓存机制的工作原理对于深入了解 Objective-C 运行时至关重要。