Runtime（一）：构建动态Swift世界的基石

1. Runtime简介

Swift Runtime是Swift语言的基础，它为Swift提供了动态特性，如动态类型检测、动态方法调度和动态内存管理等。Runtime的工作原理是通过isa指针来实现的，isa指针指向一个结构体，该结构体包含了类的元数据信息，如类的名称、方法列表和属性列表等。

2. isa的结构及详解

isa是一个指向类元数据结构体的指针，它的类型为void*。类元数据结构体是一个包含了类信息的结构体，它包含了以下几个部分：

• 类名：类的名称。
• 父类：类的父类。
• 协议：类所遵循的协议列表。
• 属性列表：类的属性列表。
• 方法列表：类的实例方法和类方法列表。
• 实例变量偏移量：类的实例变量在内存中的偏移量。

3. Class的结构

Class结构体是Runtime中另一个重要的结构体，它包含了类的元数据信息，如类的名称、方法列表和属性列表等。Class结构体的定义如下：

struct Class {
    char *name;
    Method *methods;
    Property *properties;
    size_t numMethods;
    size_t numProperties;
};

• name：类的名称。
• methods：类的实例方法和类方法列表。
• properties：类的属性列表。
• numMethods：类的实例方法和类方法的数量。
• numProperties：类的属性的数量。

4. 方法缓存实现

方法缓存是Runtime中一个重要的优化技术，它可以提高方法调用的性能。方法缓存的工作原理是将方法的实现代码存储在一个哈希表中，当需要调用方法时，先从哈希表中查找方法的实现代码，如果找到，则直接调用，否则，则从类中查找方法的实现代码，并将其存储在哈希表中，然后再调用。

方法缓存的实现代码如下：

Method *methodCache[METHOD_CACHE_SIZE];

Method *getMethodFromCache(Class *cls, SEL selector) {
    for (int i = 0; i < METHOD_CACHE_SIZE; i++) {
        if (methodCache[i] != NULL && methodCache[i]->cls == cls && methodCache[i]->selector == selector) {
            return methodCache[i];
        }
    }
    return NULL;
}

void addMethodToCache(Class *cls, SEL selector, Method *method) {
    for (int i = 0; i < METHOD_CACHE_SIZE; i++) {
        if (methodCache[i] == NULL) {
            methodCache[i] = method;
            return;
        }
    }
}

在方法调用的过程中，首先从方法缓存中查找方法的实现代码，如果找到，则直接调用，否则，则从类中查找方法的实现代码，并将其存储在方法缓存中，然后再调用。这种方法可以有效地提高方法调用的性能。