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iOS 底层探索之结构 - cache 分析（上）

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iOS 底层探索之结构 - cache 分析（上）

本文接续《iOS 底层探索之结构（上）》，继上文探索类中的 isa 后，本文将深入探究类中的另一个重要属性：cache。

cache 属性概述

cache 是 Objective-C 中的一个重要特性，它可以显著提高对象的访问速度。当一个对象被创建时，系统会将该对象的实例变量和方法信息缓存到 cache 中。这样，当需要访问这些信息时，系统就可以直接从 cache 中获取，而无需再次解析类定义。

cache 属性是一个指针，指向一个结构体，该结构体包含以下成员：

struct objc_cache {
  Class cls;              // 指向对象的类
  uintptr_t *mask;        // 指向位掩码数组的指针
  uintptr_t *buckets;     // 指向桶数组的指针
  uint8_t flags;         // 标记位，用于指示 cache 的状态
  uint8_t synchronized; // 同步标记
  uint16_t emptyBuckets;  // 空桶数量
};

cache 的工作原理

当一个对象被创建时，系统会为其创建一个 cache。cache 中的 mask 和 buckets 数组是根据对象的类定义动态生成的。mask 数组是一个位掩码数组，用于标识哪些实例变量和方法被缓存。buckets 数组是一个指针数组，指向缓存的实例变量和方法的地址。

当需要访问一个对象的实例变量或方法时，系统会首先检查 cache 中的 mask 数组。如果相应的位被设置，则表示该实例变量或方法被缓存。系统然后使用 buckets 数组中的指针来获取缓存的地址。

cache 的优点

使用 cache 可以带来以下好处：

  • 提高访问速度： 由于实例变量和方法被缓存，因此访问它们的速度更快。
  • 节省内存： cache 可以减少重复解析类定义所需的内存开销。
  • 提高线程安全性： cache 可以确保多线程环境中对象访问的线程安全性。

cache 的限制

cache 虽然有用，但也有一些限制：

  • 仅适用于Objective-C对象： cache 仅适用于 Objective-C 对象，不适用于 C 结构体或其他数据类型。
  • 可能导致内存泄漏： 如果对象被释放，但其 cache 仍被引用，则可能导致内存泄漏。

总结

cache 是 Objective-C 中一项重要的特性，可以显著提高对象的访问速度。了解 cache 的工作原理和限制对于优化 Objective-C 代码的性能至关重要。