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类(元类)对象方法缓存原理(一)
2020-04-06 18:13:23 】 浏览:90次 本网站的内容取自网络,仅供学习参考之用,绝无侵犯任何人知识产权之意。如有侵犯请您及时与本人取得联系,万分感谢。
Tags:(元类 对象 方法 原理

一、摘要

1.阅读该篇,需要对runtime底层及类对象数据结构有一定了解,本篇仅着重讲解方法缓存的算法;

2.以下以类对象来论述,元类对象以此类推;

 

二、类对象数据结构

//rumtime源码

 

 

//小码哥图片

 

 

说明:其中cache_t类型变量cache就是用来缓存曾经调度过的方法;

 

三、方法调度原理

Person *per = [[Person alloc] init];
createCaches(ORIGINAL_MASK);
handleMethod(
"test1", @selector(test1), [per test1]); handleMethod("test2", @selector(test2), [per test2]); handleMethod("test1", @selector(test1), [per test1]); handleMethod("test3", @selector(test3), [per test3]); handleMethod("test4", @selector(test4), [per test4]); handleMethod("test5", @selector(test5), [per test5]); handleMethod("test4", @selector(test4), [per test4]); handleMethod("test6WithHeight:age:", @selector(test6WithHeight:age:), [per test6WithHeight:1.7 age:30]); handleMethod("test7WithName:", @selector(test7WithName:), [per test7WithName:@"张三"]); free(methodCaches);

如上所示:

1.实例对象per调test1/2/3等方法时,runtime底层本质是通过msgSend向per对象发送消息;

2.系统会通过per的isa指针找到其类对象,然后优先到该类对象的cache里面去查找,如果能找到则直接调用;如果没有找到则再到struct_rw_t中的methods方法列表中查找;如果还没找到,则通过superClass指针到父类中查找(查找顺序同前所述);如果一级父类没找到,则一直往上级父类查找,直到根父类;如果根父类也没有,则返回空;

 

四、cache缓存算法

1.方法底层结构

 

 

说明:cache内部包含三个变量:buckets(散列表),_mask(散列表的长度-1),_occupied(已经缓存的方法数量);bucket_t包含两个变量:类似于字典的键值对,_key是

方法SEL(整型数据),_imp缓存函数的内存地址;

2.算法思路——散列表(空间换时间):

1)用散列表(即数组)来缓存调用的方法,先开辟固定长度的内存(此处设置为3),数组元素则为键值对的结构体;

//创建散列表

void createCaches(mask_t mask) {
    //创建散列表
    struct bucket_t *originalBuckets = (struct bucket_t *)malloc(sizeof(struct bucket_t)*mask);
    for (int i = 0; i < mask; i++) {
        originalBuckets[i]._name = "";
        originalBuckets[i]._key = 0;
        originalBuckets[i]._imp = NULL;
        originalBuckets[i]._types = "null";
    }
    
    methodCaches = (struct cache_t *)malloc(sizeof(struct cache_t));
    methodCaches->_mask = (mask_t)(mask-1);
    methodCaches->_occupied = 0;
    methodCaches->_buckets = originalBuckets;
}

 

2)用_mask与_key进行按位与运算,得到每个元素的下标index——这样得出的index不会大于_mask(原因:可以看位域那篇文章),同时为随机数;

 

3)每次调方法,会先进行按位与计算得出下标A,然后查找该下标位置处是否缓存了方法:如果有且缓存的方法跟被调方法相同,则直接调用缓存中的方法;如果没有,则下标-1进行遍历查找(为0时,直接回到数组末尾,再-1继续查找),直至回到A处,如果找到了,则直接调,如果没有找到,则将该方法进行缓存;

//查找核心代码

//inline关键字:C++关联函数,表示在调用该函数处,直接替换成函数体内的代码(好处:避免频繁调用该函数导致内存消耗)
static inline mask_t cache_next(mask_t i, mask_t mask) {
    return i ? i-1 : mask;
}



//查找方法
    IMP findSEL(SEL selector) {
        mask_t begin = _mask & (long long)selector;
        mask_t i = begin;
        do {//如果查到直接返回,否则-1往回查找,直到又回到begin位置处
            if (_buckets[i]._key == (long long)selector) {
                return _buckets[i]._imp;
            }
        } while ((i = cache_next(i, _mask)) != begin);
        return NULL;//没有找到,返回null
    }

 

4)如果A处是空,则直接缓存至A处,否则-1查找遍历空余位置(原理同上);

//缓存核心代码

void saveSEL(char const*method, SEL selector, IMP methodIMP, char const*types) {
    //散列表是否为空
    if (methodCaches->_buckets && methodCaches->_mask+1 > 0) {
        mask_t begin = methodCaches->_mask & (long long)selector;
        mask_t i = begin;
        do {
            if (methodCaches->_buckets[i]._imp == NULL) {
                methodCaches->_buckets[i]._name = method;
                methodCaches->_buckets[i]._key = (long long)selector;
                methodCaches->_buckets[i]._imp = methodIMP;
                metho  
		

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