cache_t数据结构解析与方法缓存流程分析

2023-09-17 01:09:46

前言

本篇记录探索objc_class中成员变量cache的数据结构，以及方法缓存的流程。

cache_t的数据结构

找到源码中cache_t的定义，先来看看cache_t的成员变量。

struct cache_t {
    /* Method cache. */
    struct cache_bucket  *buckets;
    uint32_t                mask;
    uint32_t                entries;
    /* Property cache. */
    struct cache_bucket  *propbuckets;
    uint32_t                propentries;
    uint32_t                propmask;
    /* Ivar cache. */
    struct cache_bucket  *ivarbuckets;
    uint32_t                ivarentries;
    uint32_t                ivarmask;
    /* Method list cache. */
    struct cache_bucket  *mlistbuckets;
    uint32_t                mlistentries;
    uint32_t                mlistmask;
    /* Protocol list cache. */
    struct cache_bucket  *pbuckets;
    uint32_t                pentries;
    uint32_t                pmask;
};

可以看到cache_t是一个比较复杂的结构体，包含了许多成员变量。下面一一解释这些成员变量的含义：

buckets：这是一个指向cache_bucket结构体的指针，指向方法缓存桶的数组。
mask：方法缓存桶的掩码，用于计算方法缓存桶的索引。
entries：方法缓存桶中的条目数。
propbuckets：这是一个指向cache_bucket结构体的指针，指向属性缓存桶的数组。
propentries：属性缓存桶中的条目数。
propmask：属性缓存桶的掩码，用于计算属性缓存桶的索引。
ivarbuckets：这是一个指向cache_bucket结构体的指针，指向实例变量缓存桶的数组。
ivalentries：实例变量缓存桶中的条目数。
ivarmask：实例变量缓存桶的掩码，用于计算实例变量缓存桶的索引。
mlistbuckets：这是一个指向cache_bucket结构体的指针，指向方法列表缓存桶的数组。
mlistentries：方法列表缓存桶中的条目数。
mlistmask：方法列表缓存桶的掩码，用于计算方法列表缓存桶的索引。
pbuckets：这是一个指向cache_bucket结构体的指针，指向协议缓存桶的数组。
pentries：协议缓存桶中的条目数。
pmask：协议缓存桶的掩码，用于计算协议缓存桶的索引。

方法缓存的流程

当Objective-C程序运行时，方法调用是一个非常频繁的操作。为了提高方法调用的效率，Objective-C采用了方法缓存机制。方法缓存机制的主要原理是将方法的实现代码存储在内存中，当下次需要调用该方法时，直接从内存中读取实现代码，而不需要重新编译和链接。

方法缓存的流程如下：

当一个方法第一次被调用时，Objective-C运行时会创建一个cache_bucket结构体，并将该方法的实现代码存储在cache_bucket结构体中。
当下次需要调用该方法时，Objective-C运行时会根据方法的名称和所属类，计算出cache_bucket结构体的索引，然后从cache_bucket结构体中读取方法的实现代码。
如果cache_bucket结构体中没有找到该方法的实现代码，则Objective-C运行时会重新编译和链接该方法，并将方法的实现代码存储在cache_bucket结构体中。

方法缓存机制可以大大提高方法调用的效率。在实际应用中，方法缓存机制通常可以将方法调用的时间减少到原来的1/10甚至更低。