iOS中类、元类、isa详解

类相信大家都知道是什么，如果看过runtime的源码或者看过相关的文章对isa肯定也不陌生，不过元类(meta class)大家可能就比较陌生了。不过大家也不要担心，我会细细道来，让大家明白它到底是个什么东西。

先看一段大家非常熟悉的代码：

1	Person *person = [[Person alloc] init];

为什么Person类名就能调用到alloc方法吗？到底怎么找到了alloc的方法了呢？

1.首先，在相应操作的对象中的缓存方法列表中找调用的方法，如果找到，转向相应实现并执行。

2.如果没找到，在相应操作的对象中的方法列表中找调用的方法，如果找到，转向相应实现执行

3.如果没找到，去父类指针所指向的对象中执行1，2.

4.以此类推，如果一直到根类还没找到，转向拦截调用，走消息转发机制。

5.如果没有重写拦截调用的方法，程序报错。

上边是我从网上一篇文章摘录的查找alloc的方法的大体过程。如果是实例方法(声明以`-`开头)这个描述的换个过程还是可以的，不过如果是类方法（声明以`+`开头比如`alloc`方法）还是有所欠缺的！

元类

`元类`也是类，是描述`Class `类对象的类。

1	Class aclass = [Person class];

>一切皆对象。每一个对象都对应一个类。 `Person` 类就是`person`变量对象的类,换句话说就是`person`对象的isa指向`Person`对应的结构体的类;`aclass`也是对象，描述它的类就是元类，换句话说`aclass`对象的isa指向的就是`元类`。

**元类保存了类方法的列表**。当一个类方法被调用时,元类会首先查找它本身是否有该类方法的实现,如果没有则该元类会向它的父类查找该方法,直到一直找到继承链的头。（回答文章上边查找方法所欠缺的地方）

这张图是非常精髓的，直接诠释了元类和isa。大家可以一边阅读本文，一边回忆此图，多看几遍。

上边都是概念性质偏多，不知道大家理解的如何。现在看一个实例来具体介绍上边的内容。

代码示例

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//  Created by FlyOceanFish on 2018/1/9. //  Copyright © 2018年 FlyOceanFish. All rights reserved. // #import #import @interface Person: NSObject @end @implementation Person + (void)printStatic{ } - (void)print{     NSLog(@"This object is %p.", self);     NSLog(@"Class is %@, and super is %@.", [self class], [self superclass]);     const char *name = object_getClassName(self);     Class metaClass = objc_getMetaClass(name);     NSLog(@"MetaClass is %p",metaClass);     Class currentClass = [self class];     for (int i = 1; i < 5; i++)     {         NSLog(@"Following the isa pointer %d times gives %p", i, currentClass);             unsigned int countMethod = 0;         NSLog(@"---------------**%d start**-----------------------",i);         Method * methods = class_copyMethodList(currentClass, &countMethod);         [self printMethod:countMethod methods:methods ];         NSLog(@"---------------**%d end**-----------------------",i);         currentClass = object_getClass(currentClass);     }     NSLog(@"NSObject's class is %p", [NSObject class]);     NSLog(@"NSObject's meta class is %p", object_getClass([NSObject class])); } - (void)printMethod:(int)count methods:(Method *) methods{     for (int j = 0; j < count; j++) {         Method method = methods[j];         SEL methodSEL = method_getName(method);         const char * selName = sel_getName(methodSEL);         if (methodSEL) {             NSLog(@"sel------%s", selName);         }     } } @end @interface Animal: NSObject @end @implementation Animal - (void)print{     NSLog(@"This object is %p.", self);     NSLog(@"Class is %@, and super is %@.", [self class], [self superclass]);     const char *name = object_getClassName(self);     Class metaClass = objc_getMetaClass(name);     NSLog(@"MetaClass is %p",metaClass);     Class currentClass = [self class];     for (int i = 1; i < 5; i++)     {         NSLog(@"Following the isa pointer %d times gives %p", i, currentClass);         currentClass = object_getClass(currentClass);     }     NSLog(@"NSObject's class is %p", [NSObject class]);     NSLog(@"NSObject's meta class is %p", object_getClass([NSObject class])); } @end int main(int argc, const char * argv[]) {     @autoreleasepool {         Person *person = [[Person alloc] init];         Class class = [Person class];         [person print]; //        printf("-------------------------------- "); //        Animal *animal = [[Animal alloc] init]; //        [animal print];     }     return 0; }

这个示例有两部分功能：

1. 大家只看`Person`的演示功能即可。

2. 观察Person和Animal两个对象的打印(打印方法名的可以注释掉，将main方法中的代码注释打开)

`Person`的演示功能(不打印方法名称)

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This object is 0x100408400. Class is Person, and super is NSObject. MetaClass is 0x100001328 Following the isa pointer 1 times gives 0x100001350 Following the isa pointer 2 times gives 0x100001328 Following the isa pointer 3 times gives 0x7fffb9a4f0f0 Following the isa pointer 4 times gives 0x7fffb9a4f0f0 NSObject's class is 0x7fffb9a4f140 NSObject's meta class is 0x7fffb9a4f0f0

我们来观察isa到达过的地址的值：

• 对象的地址是 0x100408400.

• 类的地址是 0x100001350.

• 元类的地址是 0x100001328.

• 根元类（NSObject的元类）的地址是 0x7fffb9a4f0f0.

对于本次打印我们可以做出以下结论（可以再去看一遍上边那张精髓的图）：

• 对于3、4次打印相同，就是因为NSObject元类的类是它本身.

• 我们在实例化对象的时候，其实是创建了许多对象，这就是我们说的类簇。也对应了我们在用runtime创建类的时候`objc_allocateClassPair(xx,xx)`中是`ClassPair`而不是`bjc_allocateClass`

• 通过地址的大小也可以看出对象实例化先后，地址越小的越先实例化

• 很好的诠释了上边那张精髓图isa的指向

• NSObject的两个地址都非常大（哈哈哈哈哈！为什么非常大啊？？接下往下看）

`Person`的演示功能(打印方法名称)

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Class is Person, and super is NSObject. MetaClass is 0x100002378 Following the isa pointer 1 times gives 0x1000023a0 ---------------**1 start**-----------------------  sel------printMethod:methods: sel------print ---------------**1 end**----------------------- Following the isa pointer 2 times gives 0x100002378 ---------------**2 start**----------------------- sel------printStatic ---------------**2 end**----------------------- Following the isa pointer 3 times gives 0x7fffb9a4f0f0  ---------------**3 start**-----------------------

我只把重要的复制出来了，`NSObject`的所有的方法名没有复制出来，在此处不是重要的。

此次打印结果的结论：

• 类方法(静态方法)是存储在元类中的

观察Person和Animal两个对象的打印

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This object is 0x100508e70. Class is Person, and super is NSObject. MetaClass is 0x100001338 Following the isa pointer 1 times gives 0x100001360 Following the isa pointer 2 times gives 0x100001338 Following the isa pointer 3 times gives 0x7fffb9a4f0f0 Following the isa pointer 4 times gives 0x7fffb9a4f0f0 NSObject's class is 0x7fffb9a4f140 NSObject's meta class is 0x7fffb9a4f0f0 -------------------------------- This object is 0x100675ed0. Class is Animal, and super is NSObject. MetaClass is 0x100001388 Following the isa pointer 1 times gives 0x1000013b0 Following the isa pointer 2 times gives 0x100001388 Following the isa pointer 3 times gives 0x7fffb9a4f0f0 Following the isa pointer 4 times gives 0x7fffb9a4f0f0 NSObject's class is 0x7fffb9a4f140 NSObject's meta class is 0x7fffb9a4f0f0 Program ended with exit code: 0

此次打印的结论：

• `Animal`相关打印的地址都比`Person`的大。再次诠释了栈是由大往小排列的。栈口在最小的地方

• `Animal`和`Person`的`NSObject`的两个地址一样。(知道为什么大了吗？其实就是保证这两个地址足够大，以致于永远在栈中。这样整个程序中其实就是存在一个，有点像单例的意思)