前言

Runtime是近年来面试遇到的一个高频方向，也是我们平时开发中或多或少接触的一个领域，那么什么是runtime呢？它又可以用来做什么呢？

什么是Runtime？平时项目中有用过么？

• OC是一门动态性比较强的编程语言，允许很多操作推迟到程序运行时再进行
• OC的动态性就是由Runtime来支撑和实现的，Runtime是一套C语言的API，封装了很多动 态性相关的函数
• 平时编写的OC代码，底层都是转换成了Runtime API进行调用

具体应用

• 利用关联对象（AssociatedObject）给分类添加属性
• 遍历类的所有成员变量（修改textfield的占位文字颜色、字典转模型、自动归档解档）
• 交换方法实现（交换系统的方法）
• 利用消息转发机制解决方法找不到的异常问题

详解isa

我们在研究对象的本质的时候提到过isa，当时说的是isa是个指针，存储的是个类对象或者元类对象的地址。

• 实例对象的isa指向类对象
• 类对象的isa指向元类对象

确实，在arm64架构(真机环境)前，isa单纯的就是一个指针，里面存储着类对象或者元类对象地址，但是arm64架构后，系统对isa指针进行了优化，我们在源码中可以探其结构：

可以看到，isa是个isa_t类型的数据，我们在点进去看一下isa_t是什么数据：

isa_t是个union结构，里面包含了一个结构体，结构体里面是个宏ISA_BITFIELD，我们看看这个宏是什么？

也就是这个结构体里面包含很多东西，但是究竟是什么东西要根据系统来确定。

那么在arm64架构下，isa指针的真实结构是：

在我们具体分析isa内部各个参数分别代表什么之前，我们需要弄清楚这个union是什么呢？我们看着这个union和结构体的结构很像，这两者的区别如下↓↓

• union：共用体，顾名思义，就是多个成员共用一块内存。在编译时会选取成员中长度最长的来声明。共用体内存=MAX（各变量）
• struct：结构体，每个成员都是独立的一块内存。 结构的内存=sizeof（各变量之和）+内存对齐

也就是说，union共用体内所有的变量，都用同一块内存，而struct结构体内的变量是各个变量有各个变量自己的内存，举例说明：

我们分别定义了一个共用体test1和一个结构体test2，里面都各自有八个char变量，打印出来各自占用内存我们发现共用体只占用了1个内存，而结构体占用了8个内存.

其实结构体占用8个内存很好理解，8个char变量，每个char占用一个，所以是8；而union共用体为什么只占用一个呢？这是因为他们共享同一个内存存储东西，他们的内存结构是这样的：

我们看到te就一个内存空间，也就是所有的公用体成员公用一个空间，并且同一时间只能存储其中一个成员变量的值，这一点我们可以打断点或打印进行确认：

我们发现，第一次打印的时候，bdf这些值都是1的打印出来都是0，这是因为当te.g = ‘0’，执行完后，这个内存存储的是g的值0，所以访问的时候打印结果都是0。第二次打印同理，te.h执行完内存中存储的是1，再访问这块内存那么得到的结果都会是1。所以我们从这也可以看出

union共用体就是系统分配一个内存供里面的成员共同使用，某一时间只能存储其中某一个变量的值，这样做相比结构体而言可以很大程度的节省内存空间。

既然我们已经知道isa_t使用共用体的原因是为了最大限度节省内存空间，那么各个成员后面的数字代表什么呢？这就涉及到了位域.

我们看到union共用体为了节省空间是不断的进行值覆盖操作，也就是新值覆盖旧值，结合位域的话可以更大限度的节约内存空间还不用覆盖旧值。我们都知道一个字节是8个bit位，所以位域的作用就是将字节这个内存单位缩小为bit位来存储东西。我们把上面这个union共用体加上位域：

上面这段代码的意思就是，abcdefgh这八个char变量不再是不停地覆盖旧值操作了，而是将一个字节分成8个bit位，每个变量一个bit位，按照顺序从右到左一次排列。

我们都知道char变量占用一个字节，一个字节有8个bit位，也就是char变量有8位，那么te和te2的内存结构如下所示：

这个结构我们也可以通过打印来验证：te占用一个字节位置，内存地址对应的值是0xaa，转换成二进制正好是10101010，也就是a~h存储的值。

我们可以看到，现在是将一个字节中的8个bit位分别让给8个char变量存储数据，所以这些char变量存储的数据不是0就是1，可以看出来这种方式非常省内存空间，将一个字节分成8个bit位存储东西，物尽其用。

所以我们根据isa_t结构体中的所占用bit位加起来=64可以得知isa指针占用8个字节空间。

虽然位域极大限度的节省了内存空间，但是现在面临着一个问题，那就是如何给这些变量赋值或者取值呢?
普通结构体中因为每个变量都有自己的内存地址，所以直接根据地址读取值即可， 但是union共用体中是大家共用同一个内存地址，只是分布在不同的bit位上，所以是没有办法通过内存地址读取值的，那么这就用到了位运算符，我们需要知道以下几个概念：

• &：按位与，同真为真，其余为假

• |：按位或，有真则真，全假则假

• <<：左移，表示左移动一位 （默认是00000001 那么1<<1 则变成了00000010 1<<2就是00000100）

• ~：按位取反

• 掩码 : 一般把用来进行按位与(&)运算来取出相应的值的值称之为掩码(Mask)。如 #define TallMask 0b00000100 ：TallMask就是用来取出右边第三个bit位数据的掩码

好，那么我们来看下这些运算符是怎么可以做到取值赋值的呢？比如说我们上面的te共用体内有8个char，要是我们想出去char b的值怎么取呢？这就用到了&：

按位与&上 1<<1就可以取出b位的值了，b是1那么结果就是1，b是0那么结果就是0；

同理，当我们为f设置值的时候，也是类似的操作，就是在改变f的值的同时不影响其他值,这里我们要看赋的值是0还是1，不同值操作不同:

所以，这就是共同体中取值赋值的操作流程，那么我们接下来回到isa指针这个结构体中，看一下它里面的各个成员以及怎么取赋值的↓↓

/*nonpointer0，代表普通的指针，存储着Class、Meta-Class对象的内存地址1，代表优化过，使用位域存储更多的信息*/
uintptr_t nonpointer        : 1;                                       \/*has_assoc:是否有设置过关联对象，如果没有，释放时会更快*/
uintptr_t has_assoc         : 1;                                       \/*是否有C++的析构函数（.cxx_destruct），如果没有，释放时会更快*/
uintptr_t has_cxx_dtor      : 1;                                       \/*存储着Class、Meta-Class对象的内存地址信息*/
uintptr_t shiftcls          : 33; /*MACH_VM_MAX_ADDRESS 0x1000000000*/ \/*用于在调试时分辨对象是否未完成初始化*/
uintptr_t magic             : 6;                                       \/*是否有被弱引用指向过，如果没有，释放时会更快*/
uintptr_t weakly_referenced : 1;                                       \/*对象是否正在释放*/
uintptr_t deallocating      : 1;                                       \/*里面存储的值是引用计数器减1*/
uintptr_t has_sidetable_rc  : 1;                                       \/*引用计数器是否过大无法存储在isa中如果为1，那么引用计数会存储在一个叫SideTable的类的属性中*/
uintptr_t extra_rc          : 19;

我们看到，isa指针确实做了很大的优化，同样是占用8个字节，优化后的共用体不仅存放这类对象或元类对象地址，还存放了很多额外属性，接下来我们对这个结构进行验证：需要注意的是因为是arm64架构 所以这个验证需要是ios项目且需要运行在真机上 这样才会得出准确的结果

首先，我们来验证这个shiftcls是否就是类对象内存地址。

我们定义了一个dog对象，我们打印它的isa是0x000001a102a48de1

从上面的分析我们得知，要取出shiftcls的值需要isa的值&ISA_MASK(这个isa_mask在源码中有定义)，得出$1 = 0x000001a102a48de0

而$1的地址值正是我们上面打印出来Dog类对象的地址值，所以这也验证了isa_t的结构。

我们还可以来看一下其他一些成员，比如说是否被弱指针指向过？我们先将上面没有被__weak指向过的数据保存一下，其中红色框中的就是这个属性，0表示没有被指向过

然后我们修改代码，添加弱指针指向dog：

__weak Dog *weaKDog = dog;

注意：只要设置过关联对象或者弱引用引用过对象，has_assoc或weakly_referenced的值就会变成1，不论之后是否将关联对象置为nil或断开弱引用。

发现确实由0变成了1，所以可以验证isa_t的结构，这个实验要确保程序运行在真机才能出现这个结果。所以arm64后确实对isa指针做了优化处理，不在单纯的存放类对象或者元类对象的内存地址，而是除此之外存储了更多内容。

class的具体结构

我们之前在讲分类的时候讲到了类的大体结构，如下图所示：

就如我们之前讲到的，当我们调用方法的时候是从bits中的methods中查找方法。
分类的方法是排在主类方法前面的，所以调用同名方法是先调用分类的，而且究竟调用哪个分类的方法要取决于编译的先后顺序等等：

rw_t 和ro_t

那么这个rw_t中的methods和ro_t中的methods有什么不一样呢？

• 首先，ro_t中methods，是只包含原始类的方法，不包括分类的，而rw_t中的methods即包含原始类的也包含分类的；

• 其次，ro_t中的methods只能读取不能修改，而rw_t中的methods既可以读取也可以修改，所以我们今后在动态添加方法修改方法的时候是在rw_t中的methods去操作的；

• 然后，ro_t中的methods是个一维数组，里面存放着method_t(对方法/函数的封装，即一个method_t代表一个方法或函数)，而rw_t中的methods是个二维数组，里面存放着各个分类和原始类的数组，分类和原始类的数组中存放着method_t。即：

我们也可以在源码中找到rw_t (rw:read and write 读写)和ro_t (ro:read only 只读)的关系：

static Class realizeClass(Class cls)
{runtimeLock.assertLocked();const class_ro_t *ro;class_rw_t *rw;Class supercls;Class metacls;bool isMeta;if (!cls) return nil;if (cls->isRealized()) return cls;assert(cls == remapClass(cls));// 最开始cls->data是指向ro的ro = (const class_ro_t *)cls->data();if (ro->flags & RO_FUTURE) {// rw已经初始化并且分配内存空间rw = cls->data(); // cls->data指向rwro = cls->data()->ro; // cls->data()->ro指向ro  即rw中的ro指向rocls->changeInfo(RW_REALIZED|RW_REALIZING, RW_FUTURE);} else {// 如果rw并不存在，则为rw分配空间rw = (class_rw_t *)calloc(sizeof(class_rw_t), 1);// 分配空间rw->ro = ro;// rw->ro重新指向rorw->flags = RW_REALIZED|RW_REALIZING;// 将rw传入setData函数，等于cls->data()重新指向rwcls->setData(rw);}
}

首先，cls->data(即bits)是指向存储类初始化信息的ro_t的，然后在运行时的运行过程中创建了class_rw_t，等rw_t分配好内存空间后，开始将cls->data指向了rw_t并将rw_t中的ro指向了存储初始化信息的ro_t。

那么ro_t和rw_t中存储的这个method_t是个什么结构呢？我们阅读源码发现结构如下，我们发现有三个成员：name、types、imp，我们一一来看：

method_t

• name，表示方法的名称，一般叫做选择器，可以通过@selector()和sel_registerName()获得。

/*
比如test方法，它的SEL就是@selector(test);或者sel_registerName(“test”);需要注意的一点就是不同类中的同名方法，它们的方法选择器是相同的，比如A、B两个类中都有test方法，那么这两个test方法的名称都是@selector(test);或者sel_registerName(“test”);
*/

• types，表示方法的编码，即返回值、参数的类型，通过字符串拼接的方式将返回值和参数拼接成一个字符串，来代表函数返回值及参数。

/*
比如ViewDidload方法，我们都知道它的返回值是void，参数转为底层语言后是self和_cmd，即一个id类型和一个方法选择器，那么encode后就是v16@0:8(它所表示的意思是:返回值是void类型，参数一共占用16个字节,第一个参数是@类型，内存空间从0开始，第二个参数是:类型，内存空间从8开始)，当然这里的数字可以不写，简写成V@:
*/

关于更多encode规则，可以查看下面这个表：

当然除了自己手写外，iOS提供了@encode的指令，可以将具体的类型转化成字符串编码。

NSLog(@"%s",@encode(int));
NSLog(@"%s",@encode(float));
NSLog(@"%s",@encode(id));
NSLog(@"%s",@encode(SEL));// 打印内容
Runtime-test[25275:9144176] i
Runtime-test[25275:9144176] f
Runtime-test[25275:9144176] @
Runtime-test[25275:9144176] :

• imp，表示指向函数的指针(函数地址)，即方法的具体实现，我们调用的方法实际上最后都是通过这个imp去进行最终操作的。

方法缓存

我们在分析清楚方法列表和方法的结构后，我们再来看一下方法的调用是怎么一个流程呢？是直接去方法列表里面遍历查找对应的方法吗？

其实不然，我们在分析类的结构的时候，除了bits(指向类的具体信息，包括rw_t、ro_t等等一些内容）外，还有一个方法缓存:cache,用来缓存曾经调用过的方法

所以系统查找对应方法不是通过遍历rw_t这个二维数组来寻找方法的，这样做太慢，效率太低。
真正的做法是：

系统是先从方法缓存中找有没有对应的方法，有的话就直接调用缓存里的方法，根据imp去调用方法，没有的话，就再去方法数组中遍历查找，找到后调用并保存到方法缓存里

流程如下：

那么方法是怎么缓存到cache中的呢？系统又是怎么查找缓存中的方法的呢？我们通过源码来看一下cache的结构：

cache_t

散列表（Hash table，也叫哈希表），是根据关键码值(Key value)而直接进行访问的数据结构。也就是说，它通过把关键码值映射到表中一个位置来访问记录，以加快查找的速度。这个映射函数叫做散列函数，存放记录的数组叫做散列表。

我们可以看到，cache_t里面就三个成员，后两个代表长度和数量，是int类型，肯定不是存储方法的地方，所以方法应该是存储在_buckets这个散列表中。散列存储的是一个个的bucket_t的结构体，那么这个bucket_t又是个什么结构呢？

bucket_t

所以cache_t底部结构是这样的：
　
我们看到，bucket_t就两个值，一个key一个imp，key的话就是方法名，也就是SEL，而imp就是Value，也就是当我们调用一个方法是来到方法缓存中查找，通过比对方法名是不是一致，一致的话就返回对应的imp，也就是方法地址，从而可以调用方法，那么这个散列表是怎么查找的呢？难道也是通过遍历吗？

方法查找

我们通过阅读源码来一探究竟：

通过上面代码的阅读，我们可以知道系统在cache_t中查找方法并不是通过遍历，而是通过方法名SEL&mask得到一个索引,直接去读数组索引中的方法，如果该方法的SEL与我们调用的方法名SEL一致，那么就返回这个方法，否则会判断当前架构，在x86或者i386架构中是向下寻找，在arm64架构中是向上寻找，直到找完为止。

好，既然取值的时候不是遍历，而是直接读的索引，那么讲方法存储到缓存中也肯定是通过这种方式了，直接方法名&mask拿到索引，然后将_key和_imp存储到对应的索引上，这一点我们通过源码也可以确认：

我们看到无论是存还是读，都是调用了find函数，查看SEL&mask对应的索引的方法，不合适的话再向下寻找直到找到合适的位置。

那么这里有两个疑问，为什么SEL&mask会出现不是该方法名(读)或者不为空(写)的情况呢？散列表扩容后方法还在吗？

首先，SEL&mask这个问题，是因为不同的方法名&mask可能出现同一个结果，比如test方法的SEL是011，run方法的SEL是010，mask是010，那么无论是test的SEL&mask还是run的SEL&mask 记过都是010，如果大家都存在这个索引里面是会出问题的，所以为了解决这个索引重复的问题需要先做判断，即拿到索引后先判断这个索引对应的值是不是你想要的，是的话你拿走用，不是的话向下继续找，方法缓存也是同样的道理。我们先调用test方法，缓存到010索引，再调用run方法，发现010位置不为空了，那就判断010下面的索引是否为空，为空的话就将run方法缓存到这个位置。

关于散列表扩容后，缓存方法在不在的问题，通过源码就可以知道，旧散列表已经释放掉了，所以是不存在的，再次调用的时候就得重新去rw_t中遍历找方法然后重新缓存到散列表中，比如下面这个例子:

到现在我们清楚了，那就是散列表中并不是按照索引依次排序或者遍历索引依次读取，那么就会出现个问题，因为SEL&mask是个小于mask的随机值且散列表存储空间超过3/4的时候就要扩容，那就会导致散列表中有一部分空间始终被限制。确实，散列表当分配内存后，每个地方最初都是null的，当某个位置的索引被用到时，对应的位置才会存储方法，其余位置仍处于空闲状态，但是这样做可以极大提高查找速度(比遍历快很多)，所以这是一种空间换时间的方式。

方法的传递过程

我们现在已经清楚方法的调用顺序了，首先从缓存中找没有的话再去rw_t中找，那么在没有的话就去其父类中找，父类中查找也是如此，先去父类中的cache中查找，没有的话再去父类的rw_t中找，以此类推。如果查找到基类还没有呢？难道就直接报unrecognized selector sent to instance这个经典错误吗？

其实不是，方法的传递主要涉及到三个部分，这也是我们平时用得最多以及面试中经常出现的问题：

我们都知道，当我们调用一个方法是，其实底层是将这个方法转换成了objc_msgSend函数来进行调用，objc_msgSend的执行流程可以分为3大阶段：

消息发送->动态方法解析->消息转发

这个流程我们是可以从源码中得到确认，以下是源码：

/***********************************************************************
*_class_lookupMethodAndLoadCache.
* Method lookup for dispatchers ONLY. OTHER CODE SHOULD USE lookUpImp().
* This lookup avoids optimistic cache scan because the dispatcher 
* already tried that.
**********************************************************************/
MP _class_lookupMethodAndLoadCache3(id obj, SEL sel, Class cls)return lookUpImpOrForward(cls, sel, obj, YES/*initialize*/, NO/*cache*/, YES/*resolver*/);/***********************************************************************
* lookUpImpOrForward.
* The standard IMP lookup. 
* initialize==NO tries to avoid +initialize (but sometimes fails)
* cache==NO skips optimistic unlocked lookup (but uses cache elsewhere)
* Most callers should use initialize==YES and cache==YES.
* inst is an instance of cls or a subclass thereof, or nil if none is known. 
*   If cls is an un-initialized metaclass then a non-nil inst is faster.
* May return _objc_msgForward_impcache. IMPs destined for external use 
*   must be converted to _objc_msgForward or _objc_msgForward_stret.
*   If you don't want forwarding at all, use lookUpImpOrNil() instead.
**********************************************************************/
//这个函数是方法调用流程的函数 即消息发送->动态方法解析->消息转发
IMP lookUpImpOrForward(Class cls, SEL sel, id inst, bool initialize, bool cache, bool resolver)
{IMP imp = nil;bool triedResolver = NO;runtimeLock.assertUnlocked();// Optimistic cache lookupif (cache) {imp = cache_getImp(cls, sel);if (imp) return imp;}// runtimeLock is held during isRealized and isInitialized checking// to prevent races against concurrent realization.// runtimeLock is held during method search to make// method-lookup + cache-fill atomic with respect to method addition.// Otherwise, a category could be added but ignored indefinitely because// the cache was re-filled with the old value after the cache flush on// behalf of the category.runtimeLock.lock();checkIsKnownClass(cls);if (!cls->isRealized()) {realizeClass(cls);}if (initialize  &&  !cls->isInitialized()) {runtimeLock.unlock();_class_initialize (_class_getNonMetaClass(cls, inst));runtimeLock.lock();// If sel == initialize, _class_initialize will send +initialize and // then the messenger will send +initialize again after this // procedure finishes. Of course, if this is not being called // from the messenger then it won't happen. 2778172}retry:    runtimeLock.assertLocked();// Try this class's cache.//先从当前类对象的方法缓存中查看有没有对应方法imp = cache_getImp(cls, sel);if (imp) goto done;// Try this class's method lists.//没有的话再从类对象的方法列表中寻找{Method meth = getMethodNoSuper_nolock(cls, sel);if (meth) {log_and_fill_cache(cls, meth->imp, sel, inst, cls);imp = meth->imp;goto done;}}// Try superclass caches and method lists.{unsigned attempts = unreasonableClassCount();//遍历所有父类 知道其父类为空for (Class curClass = cls->superclass;curClass != nil;curClass = curClass->superclass){// Halt if there is a cycle in the superclass chain.if (--attempts == 0) {_objc_fatal("Memory corruption in class list.");}// Superclass cache.//先查找父类的方法缓存imp = cache_getImp(curClass, sel);if (imp) {if (imp != (IMP)_objc_msgForward_impcache) {// Found the method in a superclass. Cache it in this class.log_and_fill_cache(cls, imp, sel, inst, curClass);goto done;}else {// Found a forward:: entry in a superclass.// Stop searching, but don't cache yet; call method // resolver for this class first.break;}}// Superclass method list.//再查找父类的方法列表Method meth = getMethodNoSuper_nolock(curClass, sel);if (meth) {log_and_fill_cache(cls, meth->imp, sel, inst, curClass);imp = meth->imp;goto done;}}}// No implementation found. Try method resolver once.//消息发送阶段没找到imp 尝试进行一次动态方法解析if (resolver  &&  !triedResolver) {runtimeLock.unlock();_class_resolveMethod(cls, sel, inst);runtimeLock.lock();// Don't cache the result; we don't hold the lock so it may have // changed already. Re-do the search from scratch instead.triedResolver = YES;//跳转到retry入口  retry入口就在上面,也就是x消息发送过程即找缓存找rw_tgoto retry;}// No implementation found, and method resolver didn't help. // Use forwarding.//消息发送阶段没找到imp而且执行动态方法解析也没有帮助 那么就执行方法转发imp = (IMP)_objc_msgForward_impcache;cache_fill(cls, sel, imp, inst);done:runtimeLock.unlock();return imp;
}

消息发送

首先，消息发送，就是我们刚才提到的系统会先去cache_t中查找，有的话调用，没有的话去类对象的rw_t中查找，有的话调用并缓存到cache_t中，没有的话根据supperclass指针去父类中查找。父类查找也是如此，先去父类的cache_t中查找，有的话进行调用并添加到自己的cache_t中而不是父类的cache_t中，没有的话再去父类的rw_t中查找，有的话调用并缓存到自己的cache_t中，没有的话以此类推。流程如下：

当消息发送找到最后一个父类还没有找到对应的方法时，就会来到动态方法解析。动态解析，就是意味着开发者可以在这里动态的往rw_t中添加方法实现，这样的话系统再次遍历rw_t就会找到对应的方法进行调用了。

动态方法解析

动态方法解析的流程示意图如下：

主要涉及到了两个方法：

+resolveInstanceMethod://添加对象方法  也就是-开头的方法
+resolveClassMethod://添加类方法  也就是+开头的方法

我们在实际项目中进行验证：

动态添加类方法也是如此，只不过是添加到元类对象中（此时run方法已经改成了个类方法）

而且我们也发现，动态添加方法的话其实无非就是找到方法实现，添加到类对象或元类对象中，至于这个方法实现是什么形式都没有关系，比如说我们再给对象方法添加方法实现时，这个实现方法可以是个类方法，同样给类方法动态添加方法实现时也可以是对象方法。也就是说系统根本没有区分类方法和对象方法，只要把imp添加到元类对象的rw_t中就是类方法，添加到类对象中就是对象方法。

消息转发

当我们在消息发送和动态消息解析阶段都没有找到对应的imp的时候，系统回来到最后一个消息转发阶段。所谓消息转发，就是你这个消息处理不了后可以找其他人或者其他方法来代替，消息转发的流程示意图如下：

即分为两步:
第一步是看能不能找其他人代你处理这方法，可以的话直接调用这个人的这个方法, 这一步不行的话就来到第二步
这个方法没有的话有没有可以替代的方法，有的话就执行替代方法。我们通过代码来验证：

我们调用dog的run方法是，因为dog本身没有实现这个方法，所以不能处理。正好cat实现了这个方法，所以我们就将这个方法转发给cat处理：

我们发现，确实调用了小猫run方法，但是只转发方法执行者太局限了，要求接收方法对象必须实现了同样的方法才行，否则还是无法处理，所以实用性不强。这时候，我们可以通过methodSignatureForSelector来进行更大限度的转发。

需要注意的是要想来到methodSignatureForSelector这一步需要将forwardingTargetForSelector返回nil（即默认状态）否则系统找到目标执行者后就不会再往下转发了。

开发者可以在forwardInvocation:方法中自定义任何逻辑。

为方法重新转发一个目标执行
//- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector{
//    if (aSelector == @selector(run)) {
//        //dog的run方法没有实现 所以我们将此方法转发到cat对象上去实现 也就是相当于将[dog run]转换成[cat run]
//        return [[Cat alloc] init];
//    }
//    return [super forwardingTargetForSelector:aSelector];
//}//方法签名
- (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector{if (aSelector == @selector(run)) {//注意:这里返回的是我们要转发的方法的签名 比如我们现在是转发run方法 那就是返回的就是run方法的签名//1.可以使用methodSignatureForSelector:方法从实例中请求实例方法签名，或者从类中请求类方法签名。//2.也可以使用instanceMethodSignatureForSelector:方法从一个类中获取实例方法签名//这里使用self的话会进入死循环 所以不可以使用 如果其他方法中有同名方法可以将self换成其他类
//        return [self methodSignatureForSelector:aSelector];
//        return [NSMethodSignature instanceMethodSignatureForSelector:aSelector];//3.直接输入字符串return [NSMethodSignature signatureWithObjCTypes:"v@:"];}return [super methodSignatureForSelector:aSelector];
}
//当返回方法签名后 就会转发到这个方法  所以我们可以在这里做想要实现的功能  可操作空间很大
//这个anInvocation里面有转发方法的信息,比如方法调用者/SEL/types/参数等等信息
- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation{//这样写不安全  可以导致cat被过早释放掉引发怀内存访问
//    anInvocation.target = [[Cat alloc] init];Cat *ca = [[Cat alloc] init];//指定targetanInvocation.target = ca;//对anInvocation做出修改后要执行invoke方法保存修改[anInvocation invoke];//或者干脆一行代码搞定[anInvocation invokeWithTarget:[[Cat alloc] init]];//上面这段代码相当于- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector{}中的操作//当然 转发到这里的话可操作性更大  也可以什么都不写 相当于转发到的这个方法是个空方法  也不会报方法找不到的错误//也可以在这里将报错信息提交给后台统计 比如说某个方法找不到提交给后台 方便线上错误收集//...很多用处
}

当然我们也可以访问修改anInvocation的参数，比如现在run有个age参数，

  // 参数顺序：receiver、selector、other argumentsint age;    //索引为2的参数已经放到了&age的内存中，我们可以通过age来访问[anInvocation getArgument:&age atIndex:2];NSLog(@"%d", age + 10);

我们发现，消息转发有两种情况，一种是forwardingTargetForSelector，一种是methodSignatureForSelector+forwardInvocation：

其实，第一种也称快速转发，特点就是简单方便，缺点就是能做的事情有限，只能转发消息调用者；第二种也称标准转发，缺点就是写起来麻烦点，需要写方法签名等信息，但是好处就是可以很大成都的自定义方法的转发，可以在找不到方法imp的时候做任何逻辑。

当然，我们上面的例子都是通过对象方法来演示消息转发的，类方法同样存在消息转发，只不过对应的方法都是类方法，也就是-变+

　所以，以上关于消息传递过程可以用下面这个流程图进一步总结：
　
关于源码阅读指南：

super的相关内容

首先我们来看一下这段代码：

我们发现最终的打印结果和我们预期的不一样，按我们的思路Super就是指的的Dog的父类Animal，Animal调用class方法应该返回Animal 但是结果却不是这样，这是为什么？首先我们先将这段代码转换成c++底层代码来一探究竟：

static instancetype _I_Dog_init(Dog * self, SEL _cmd) {self = ((Dog *(*)(__rw_objc_super *, SEL))(void *)objc_msgSendSuper)((__rw_objc_super){(id)self, (id)class_getSuperclass(objc_getClass("Dog"))}, sel_registerName("init"));if (self) {// NSLog(@"%@",[self class]);NSLog((NSString *)&__NSConstantStringImpl__var_folders_f1_q0392lf551qfbg1b5sy48qb80000gn_T_Dog_db6ed5_mi_0,((Class (*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend)((id)self, sel_registerName("class")));//NSLog(@"%@",[self superclass]);NSLog((NSString *)&__NSConstantStringImpl__var_folders_f1_q0392lf551qfbg1b5sy48qb80000gn_T_Dog_db6ed5_mi_1,((Class (*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend)((id)self, sel_registerName("superclass")));//NSLog(@"%@",[super class]);NSLog((NSString *)&__NSConstantStringImpl__var_folders_f1_q0392lf551qfbg1b5sy48qb80000gn_T_Dog_db6ed5_mi_2,((Class (*)(__rw_objc_super *, SEL))(void *)objc_msgSendSuper)((__rw_objc_super){(id)self, (id)class_getSuperclass(objc_getClass("Dog"))}, sel_registerName("class")));//NSLog(@"%@",[super superclass]);NSLog((NSString *)&__NSConstantStringImpl__var_folders_f1_q0392lf551qfbg1b5sy48qb80000gn_T_Dog_db6ed5_mi_3,((Class (*)(__rw_objc_super *, SEL))(void *)objc_msgSendSuper)((__rw_objc_super){(id)self, (id)class_getSuperclass(objc_getClass("Dog"))}, sel_registerName("superclass")));}return self;
}

将上述代码简化后得到下面的结果：
　

我们发现，当self调用class方法时，是执行的objc_msdSend(self,@selector(class))函数，消息的接收者是当前所在类的实例对象(Dog) , 这个时候就会去self所在类 Dog去查找class方法 , 如果当前类Dog没有class方法会向其父类Animal类找 class 方法, 如果Animal类也没有找到class方法,最终会找到最顶级父类NSObject的class方法, 最终找到NSObject的class方法 ,并调用了object_getClass(self) ,由于消息接收者是 self 当前类实例对象, 所以最终 [self class]输出Dog（class方法是返回方法调用者的类型，superclass方法是返回方法调用者的父类）

[self superclass] 也是同理，找到superclass方法，然后返回调用者的父类，即Animal；

但是当我们调用super的class方法时，底层不是转换成objc_msdSend而是变成了objc_msgSendSuper函数。这个函数有两个参数，第一个参数是个结构体，结构体中有两个成员：方法调用者和调用者的父类，第二个参数就是方法名，也就是class方法的SEL。

[super class] ->
objc_msgSendSuper(//第一个参数:结构体{self,//方法调用者class_getSuperclass(objc_getClass("Dog"))//当前类的父类},//第二个参数:方法名sel_registerName("class")));

所以，我们看到[self class]和[super class]，他们转换成的底层实现都不一致。
objc_msgSendSuper函数的作用是告诉方法调用者去其父类中查找该方法，也就是相比objc_msdSend函数而言少了去自己类中查找方法这一步，而是直接去父类中找class方法，但是方法调用者还是没变，都是Dog。class方法和superclass它们都是返回方法调用者的类型或父类，所以[super class]和[super superclass]还是返回的Dog的类型和父类，所以打印结果是Dog和Animal，与[self class]和[self superclass]结果一致。

所以，总结起来就是，super方法底层会转换为objc_msgSendSuper函数的调用，这个函数的作用是告诉方法调用者去父类中查找方法。

runtime的常见API与应用案例

动态创建一个类（参数：父类，类名，额外的内存空间）
Class objc_allocateClassPair(Class superclass, const char *name, size_t extraBytes)注册一个类（要在类注册之前添加成员变量）
void objc_registerClassPair(Class cls)销毁一个类
void objc_disposeClassPair(Class cls)获取isa指向的Class
Class object_getClass(id obj)设置isa指向的Class
Class object_setClass(id obj, Class cls)判断一个OC对象是否为Class
BOOL object_isClass(id obj)判断一个Class是否为元类
BOOL class_isMetaClass(Class cls)获取父类
Class class_getSuperclass(Class cls)获取一个实例变量信息
Ivar class_getInstanceVariable(Class cls, const char *name)拷贝实例变量列表（最后需要调用free释放）
Ivar *class_copyIvarList(Class cls, unsigned int *outCount)设置和获取成员变量的值
void object_setIvar(id obj, Ivar ivar, id value)
id object_getIvar(id obj, Ivar ivar)动态添加成员变量（已经注册的类是不能动态添加成员变量的）
BOOL class_addIvar(Class cls, const char * name, size_t size, uint8_t alignment, const char * types)获取成员变量的相关信息
const char *ivar_getName(Ivar v)
const char *ivar_getTypeEncoding(Ivar v)获取一个属性
objc_property_t class_getProperty(Class cls, const char *name)拷贝属性列表（最后需要调用free释放）
objc_property_t *class_copyPropertyList(Class cls, unsigned int *outCount)动态添加属性
BOOL class_addProperty(Class cls, const char *name, const objc_property_attribute_t *attributes,unsigned int attributeCount)动态替换属性
void class_replaceProperty(Class cls, const char *name, const objc_property_attribute_t *attributes,unsigned int attributeCount)获取属性的一些信息
const char *property_getName(objc_property_t property)
const char *property_getAttributes(objc_property_t property)获得一个实例方法、类方法
Method class_getInstanceMethod(Class cls, SEL name)
Method class_getClassMethod(Class cls, SEL name)方法实现相关操作
IMP class_getMethodImplementation(Class cls, SEL name)
IMP method_setImplementation(Method m, IMP imp)
void method_exchangeImplementations(Method m1, Method m2)拷贝方法列表（最后需要调用free释放）
Method *class_copyMethodList(Class cls, unsigned int *outCount)动态添加方法
BOOL class_addMethod(Class cls, SEL name, IMP imp, const char *types)动态替换方法
IMP class_replaceMethod(Class cls, SEL name, IMP imp, const char *types)获取方法的相关信息（带有copy的需要调用free去释放）
SEL method_getName(Method m)
IMP method_getImplementation(Method m)
const char *method_getTypeEncoding(Method m)
unsigned int method_getNumberOfArguments(Method m)
char *method_copyReturnType(Method m)
char *method_copyArgumentType(Method m, unsigned int index)选择器相关
const char *sel_getName(SEL sel)
SEL sel_registerName(const char *str)用block作为方法实现
IMP imp_implementationWithBlock(id block)
id imp_getBlock(IMP anImp)
BOOL imp_removeBlock(IMP anImp)