揭秘OC中的方法缓存机制，深入理解其工作原理
2023-11-19 09:55:30
Objective-C 的方法缓存：优化方法调用的关键
在 Objective-C 中，方法调用是一个至关重要的概念，它使开发者能够动态地与对象交互。为了实现这种动态性，Objective-C 引入了方法缓存，它极大地提高了方法调用的效率。在这篇博客中，我们将深入探讨方法缓存机制，了解它如何运作，以及为什么对于 Objective-C 开发人员来说理解它至关重要。
方法缓存是什么？
方法缓存是一个哈希表，它将方法选择器 (SEL) 作为键，将实现方法的函数地址 (IMP) 作为值。当第一次调用一个方法时，Objective-C 会将 SEL 和 IMP 添加到方法缓存中。随后的方法调用从缓存中检索 IMP，绕过了搜索类方法列表的过程。
方法缓存如何工作？
Objective-C 维护着两个方法缓存：类方法缓存和全局方法缓存。类方法缓存存储特定类的方法，而全局方法缓存存储所有类的方法。当一个方法首次被调用时，Objective-C 会同时将其添加到类方法缓存和全局方法缓存中。后续调用会首先在类方法缓存中查找 IMP，如果找不到，则在全局方法缓存中查找。
方法缓存的好处
方法缓存的引入带来了巨大的性能提升。它消除了每次调用方法时搜索类方法列表的需要，从而减少了查找时间。此外，全局方法缓存还提高了跨类方法调用的效率，因为 IMP 可以从一个位置找到。
方法缓存的实现
方法缓存的实现可以在 Objective-C 运行时库 (objc-runtime-new.mm) 中找到。它是一个名为 cache_t 的结构体，包含一个哈希表和一个用于在多线程环境中确保并发安全的锁。
struct cache_t {
OSSpinLock lock; // The lock to protect the cache.
CFMutableDictionaryRef ht; // The hash table to store the cache entries.
};
方法缓存的操作
方法缓存的操作也在 objc-runtime-new.mm 中实现。添加操作使用 CFDictionarySetValue 将 SEL 和 IMP 添加到哈希表中，而查找操作使用 CFDictionaryGetValue 获取 IMP。
IMP cache_get(cache_t *cache, SEL sel) {
IMP result = NULL;
OSSpinLockLock(&cache->lock);
result = (IMP)CFDictionaryGetValue(cache->ht, sel);
OSSpinLockUnlock(&cache->lock);
return result;
}
void cache_set(cache_t *cache, SEL sel, IMP imp) {
OSSpinLockLock(&cache->lock);
CFDictionarySetValue(cache->ht, sel, imp);
OSSpinLockUnlock(&cache->lock);
}
对于 Objective-C 开发人员的重要性
理解方法缓存机制对于 Objective-C 开发人员来说至关重要。通过利用方法缓存，开发者可以优化应用的性能，减少方法调用的开销。此外，了解方法缓存的内部工作原理还有助于深入理解 Objective-C 的运行时系统。
常见问题解答
-
方法缓存中的冲突是如何处理的？
方法缓存使用 CFMutableDictionaryRef，它通过哈希和双向链表来处理冲突。 -
方法缓存是否线程安全的？
方法缓存是线程安全的，因为它使用 OSSpinLock 锁来保护多线程环境中的并发访问。 -
方法缓存的哈希函数是什么？
Objective-C 使用特定的散列函数来计算 SEL 的哈希值，该函数基于 SEL 的内存地址。 -
方法缓存的缓存行填充如何工作？
Objective-C 使用缓存行填充来优化方法缓存的性能，它将临近的 SEL 哈希值存储在相同的缓存行中。 -
方法缓存对 Objective-C 性能的影响有多大？
方法缓存对 Objective-C 性能的影响很大，因为它大大减少了方法调用查找的时间。
结论
方法缓存是 Objective-C 运行时系统中一个至关重要的组件，它使方法调用更加高效。理解方法缓存机制对于 Objective-C 开发人员来说至关重要，因为它可以帮助他们优化应用的性能并深入了解 Objective-C 的内部工作原理。通过利用方法缓存，开发者可以创建响应更快的应用，并充分利用 Objective-C 的动态特性。
