剖析 iOS 底层的缓存机制：cache_t 原理揭秘

引言

在上一篇文章《iOS 底层原理之 isa 走位与类结构分析》中，我们深入探讨了 objc_class 结构体中 bits 属性的奥秘。今天，我们将把目光投向另一个关键属性——cache_t。通过对 cache_t 的剖析，我们旨在揭开 iOS 底层缓存机制的神秘面纱，帮助开发者进一步理解 iOS 的运作原理。

cache_t 的结构

从 iOS 底层源码中，我们可以发现 cache_t 结构体如下所示：

typedef struct cache_t {
    dispatch_once_t once;
    pthread_mutex_t lock;
    IMP **imethods;
    void **ivars;
    ptrdiff_t *ivar_offsets;
    uint8_t ivar_count;
    uint8_t mask;
    uint8_t occupied;
    uint8_t empty[3];
} cache_t;

cache_t 的作用

cache_t 结构体在 iOS 底层中扮演着至关重要的角色，主要负责存储和管理类中的方法集合和声明的变量。当一个类被加载到内存中时，它的 cache_t 结构体便会被初始化。

cache_t 的初始化

cache_t 的初始化过程是在类加载时完成的。当一个类被加载时，系统会为该类的每个实例方法分配一个 IMP 指针，并将这些 IMP 指针存储在 cache_t 结构体的 imethods 数组中。同时，系统还会为该类的每个声明变量分配一个偏移量，并将其存储在 cache_t 结构体的 ivar_offsets 数组中。

cache_t 的使用

在类的方法调用过程中，cache_t 结构体发挥着至关重要的作用。当一个实例方法被调用时，系统会首先查找该方法对应的 IMP 指针。如果 IMP 指针在 cache_t 结构体的 imethods 数组中找到，则该方法将被直接调用。否则，系统会通过 objc_msgSend 方法进行动态解析，找到该方法的 IMP 指针并将其存储在 cache_t 结构体的 imethods 数组中，然后再调用该方法。

cache_t 的优化

为了优化方法调用的性能，iOS 底层采用了多种优化策略。其中一个重要的优化策略就是利用 cache_t 结构体的 mask 属性。mask 属性是一个二进制位掩码，它表示哪些方法的 IMP 指针已经存储在 cache_t 结构体的 imethods 数组中。当一个实例方法被调用时，系统会首先检查 mask 属性是否包含该方法的位。如果包含，则说明该方法的 IMP 指针已经存储在 cache_t 结构体的 imethods 数组中，系统可以立即调用该方法。否则，系统需要通过 objc_msgSend 方法进行动态解析，找到该方法的 IMP 指针并将其存储在 cache_t 结构体的 imethods 数组中，然后再调用该方法。

结论

cache_t 结构体是 iOS 底层缓存机制的核心组件之一。它负责存储和管理类中的方法集合和声明的变量，并在方法调用过程中发挥着至关重要的作用。通过理解 cache_t 结构体的作用和原理，开发者可以更好地掌握 iOS 的底层运行机制，并对 iOS 应用的性能优化有更深入的认识。