OC中isa指针 - 技术栈

要认识什么是isa指针，我们得先明确一点：

在Objective-C中，任何类的定义都是对象。类和类的实例（对象）没有任何本质上的区别。任何对象都有isa指针。

那么什么是类呢？在xcode中用快捷键Shift＋Cmd＋O 打开文件objc.h 能看到类的定义：

可以看到：Class 是一个 objc_class 结构类型的指针, id是一个 objc_object 结构类型的指针。

isa指针

isa指针是一个指向对象所属类或元类的指针。它决定了对象可以调用的方法和属性。isa指针在对象的结构中存在，并且在运行时会被自动设置。

在Objective-C中，每个对象都有一个isa指针，它指向该对象所属的类或元类。isa指针决定了对象可以调用的方法和属性。通过isa指针，Objective-C运行时可以在运行时动态地确定对象所属的类，并在该类或其父类中查找对应的方法实现。

下面是一些示例代码来说明isa指针的作用：

复制代码

@interface MyClass : NSObject
- (void)myMethod;
@end

@implementation MyClass
- (void)myMethod {
    NSLog(@"MyClass's myMethod");
}
@end

int main() {
    MyClass *myObject = [[MyClass alloc] init];
    [myObject myMethod];
    return 0;
}

在上面的示例中，创建了一个名为MyClass的类，它继承自NSObject。MyClass类中定义了一个名为myMethod的方法。

当我们创建一个MyClass对象并调用myMethod方法时，实际上发生了以下过程：

分配内存并初始化MyClass对象。
运行时为该对象设置isa指针，使其指向MyClass的类对象。
在myObject上调用myMethod方法时，运行时首先通过isa指针找到MyClass的类对象。
运行时在类对象中查找名为myMethod的方法实现并执行。

通过这个过程，我们可以看到isa指针在动态确定对象所属的类的过程中起到了关键作用。它使得我们可以在运行时根据对象的实际类型来调用适当的方法。

每一个对象本质上都是一个类的实例。其中类定义了成员变量和成员方法的列表。对象通过对象的isa指针指向类。
每一个类本质上都是一个对象，类其实是元类（metaClass）的实例。元类定义了类方法的列表。类通过类的isa指针指向元类。
所有的元类最终继承一个根元类，根元类isa指针指向本身，形成一个封闭的内循环。

每个实例对象有个isa的指针,他指向对象的类，而Class里也有个isa的指针, 指向metaClass(元类)。元类保存了类方法的列表。当类方法被调用时，先会从本身查找类方法的实现，如果没有，元类会向他父类查找该方法。同时注意的是：元类（metaClass）也是类，它也是对象。元类也有isa指针,它的isa指针最终指向的是一个根元类(root metaClass).根元类的isa指针指向本身，这样形成了一个封闭的内循环。

实例如下：

复制代码

@interface Dog : NSObject{
    NSInteger _age;
    NSString *name;
}
 
- (void)pengta;
+ (void)hehe;
 
@end
 
@implementation Dog
 
- (void)pengta{
    printf("instance dog");
}
+ (void)hehe{
    printf("class dog");
}
 
@end

所有Dog的实例的isa都指向了Dog(Class)。

Dog(Class)是一个全局变量，其中记录了类名、成员变量信息、property信息、protocol信息和实例方法列表等。

Dog(Class)的isa指向了全局变量Dog(meta-class)，meta-class里只记录了类名、类方法列表等。

复制代码

Dog *dog = [[Dog alloc] init];
[dog pengta];

向Dog (instance) 发送消息pengta时，运行时会通过isa指针查找到Dog(Class)，这里保存着本类中定义的实例方法的指针。

复制代码

[Dog hehe];

向Dog(Class)发送消息hehe时，运行时会通过isa查找到Dog(meta-class)，这里保存着本类中定义的类方法的指针。

Meta Class（元类）

所有的类自身也是一个对象，我们可以向这个对象发送消息(即调用类方法)。如：

复制代码

NSArray *array = [NSArray array];

这个例子中，+array消息发送给了NSArray类，而这个NSArray也是一个对象。既然是对象，那么它也是一个objc_object指针，它包含一个指向其类的一个isa指针，这个isa指针也要指向这个类所属的类。那么这些就有一个问题了，这个isa指针指向什么呢？这就引出了meta-class的概念：

meta-class是一个类对象的类

当我们向一个对象发送消息时，runtime会在这个对象所属的这个类的方法列表中查找方法；而向一个类发送消息时，会在这个类的meta-class的方法列表中查找。

meta-class 是必须的，因为它为一个 Class 存储类方法。每个Class都必须有一个唯一的 meta-class，因为每个Class的类方法基本不可能完全相同。

再深入一下，meta-class也是一个类，也可以向它发送一个消息，那么它的isa又是指向什么呢？为了不让这种结构无限延伸下去，Objective-C的设计者让所有的meta-class的isa指向基类的meta-class，以此作为它们的所属类。即，任何NSObject继承体系下的meta-class都使用NSObject的meta-class作为自己的所属类（在一定程度上可以理解为若一个Class继承自NSObject，则这个Class的meta-class继承自NSObject的meta-class），而基类的meta-class的isa指针是指向它自己，这就是说 NSObject 的 meta-class 的 isa 指针指向NSObject 的 meta-class自己。这样就形成了一个完美的闭环。