一、什么是isa
我們首先先貼一下NSObjec的源碼：
@interface NSObject <NSObject> {
Class isa OBJC_ISA_AVAILABILITY;
}
通過上面這段源碼可以看出，每個(gè)對(duì)象中都最少含有一個(gè)成員變量--isa。
我們?cè)诓榭匆幌骂惡蛯?duì)象的底層定義：
typedef struct objc_class *Class;
typedef struct objc_object *id;
struct objc_class : objc_object {
// Class ISA;
Class superclass;
cache_t cache; // formerly cache pointer and vtable
class_data_bits_t bits; // class_rw_t * plus custom rr/alloc flags
...
}
對(duì)象在底層的實(shí)現(xiàn)中，是一個(gè)ocjc_object結(jié)構(gòu)體。而類同樣也是一個(gè)結(jié)構(gòu)體，objc_class結(jié)構(gòu)體繼承了objc_object，所以類中也會(huì)含有一個(gè)isa，它會(huì)指向元類（metaclass）。
我們?cè)诓榭磑bjc_object結(jié)構(gòu)體：
struct objc_object {
private:
isa_t isa;
...
}
union isa_t {
isa_t() { }
isa_t(uintptr_t value) : bits(value) { }
Class cls;
uintptr_t bits;
#if defined(ISA_BITFIELD)
struct {
ISA_BITFIELD; // defined in isa.h
};
#endif
};
# define ISA_BITFIELD \
uintptr_t nonpointer : 1; \
uintptr_t has_assoc : 1; \
uintptr_t has_cxx_dtor : 1; \
uintptr_t shiftcls : 33; /*MACH_VM_MAX_ADDRESS 0x1000000000*/ \
uintptr_t magic : 6; \
uintptr_t weakly_referenced : 1; \
uintptr_t deallocating : 1; \
uintptr_t has_sidetable_rc : 1; \
uintptr_t extra_rc : 19
發(fā)現(xiàn)isa其實(shí)是一個(gè)聯(lián)合體(union)并通過位域來進(jìn)行值的存儲(chǔ)。通過struct中定義的各個(gè)屬性值的占位來與bits進(jìn)行位運(yùn)算來進(jìn)行數(shù)據(jù)的存取。這樣可以有更好效率。
下面介紹一下各個(gè)屬性值含義：
1、nonpointer：表示是否對(duì) isa 指針開啟指針優(yōu)化 。0代表純isa指針，1代表不止是類對(duì)象地址,isa 中包含了類信息、對(duì)象的引用計(jì)數(shù)等。
2、has_assoc：關(guān)聯(lián)對(duì)象標(biāo)志位。0沒有1有
3、has_cxx_dtor：該對(duì)象是否有 C++ 或者 Objc 的析構(gòu)器,如果有析構(gòu)函數(shù),則需要做析構(gòu)邏輯, 如果沒有,則可以更快的釋放對(duì)象
4、shiftcls：存儲(chǔ)類指針的值。開啟指針優(yōu)化的情況下，在 arm64 架構(gòu)中有 33 位用來存儲(chǔ)類指針。
5、magic：用于調(diào)試器判斷當(dāng)前對(duì)象是真的對(duì)象還是沒有初始化的空間。
6、weakly_referenced：標(biāo)志對(duì)象是否被指向或者曾經(jīng)指向一個(gè) ARC 的弱變量，沒有弱引用的對(duì)象可以更快釋放。
7、deallocating：標(biāo)志對(duì)象是否正在釋放內(nèi)存。
8、has_sidetable_rc：當(dāng)對(duì)象引用技術(shù)大于 10 時(shí)，則需要借用該變量存儲(chǔ)進(jìn)位。
9、extra_rc：當(dāng)表示該對(duì)象的引用計(jì)數(shù)值，實(shí)際上是引用計(jì)數(shù)值減 1， 例如，如果對(duì)象的引用計(jì)數(shù)為 10，那么 extra_rc 為 9。如果引用計(jì)數(shù)大于10 則需要使用到下面的 has_sidetable_rc
二、isa的創(chuàng)建
在objc_object結(jié)構(gòu)體中，提供了isa的創(chuàng)建方法：
objc_object::initIsa(Class cls, bool nonpointer, bool hasCxxDtor)
{
assert(!isTaggedPointer());
if (!nonpointer) {
isa.cls = cls;
} else {
assert(!DisableNonpointerIsa);
assert(!cls->instancesRequireRawIsa());
isa_t newisa(0);
#if SUPPORT_INDEXED_ISA
assert(cls->classArrayIndex() > 0);
newisa.bits = ISA_INDEX_MAGIC_VALUE;
newisa.has_cxx_dtor = hasCxxDtor;
newisa.indexcls = (uintptr_t)cls->classArrayIndex();
#else
newisa.bits = ISA_MAGIC_VALUE;
newisa.has_cxx_dtor = hasCxxDtor;
newisa.shiftcls = (uintptr_t)cls >> 3;
#endif
isa = newisa;
}
}
我們可以看到，在創(chuàng)建的isa的過程中，會(huì)將class賦值給shiftcls。這樣就通過isa建立起來了對(duì)象和類的綁定關(guān)系，obj <->isa<->class。
關(guān)于綁定關(guān)系的驗(yàn)證，我們可以通過如下代碼來進(jìn)行驗(yàn)證：
//創(chuàng)建一個(gè)對(duì)象，并設(shè)置斷點(diǎn)來進(jìn)行控制打印
Person *person = [Person alloc];
//控制臺(tái)打印如下：
//打印出對(duì)象，并得到isa地址0x001d800100001131
(lldb) x/4gx person
0x101f04da0: 0x001d800100001131 0x0000000000000000
0x101f04db0: 0x62726143534e5b2d 0x776f646e69576e6f
//打印Person類
(lldb) p/x Person.class
(Class) $2 = 0x0000000100001130 Person
//將isa的bits與ISA_MASK掩碼進(jìn)行與運(yùn)算，并打印，可得到shiftcls的值，即類信息
(lldb) p/x 0x001d800100001131 & 0x0000000ffffffff8ULL
(unsigned long long) $3 = 0x0000000100001130
//$2與$3的值相同，即對(duì)象的isa中存儲(chǔ)了對(duì)象的類型信息，使他們建立起了連接
三、isa指向分析
每個(gè)實(shí)例對(duì)象有個(gè)isa的指針,它指向?qū)ο蟮念?，而Class里也有個(gè)isa的指針, 指向元類(meteClass)。對(duì)象的isa指向了類，類的isa指向了元類，元類的isa指向了根元類（rootclass meta），根元類又指向了它自身，這樣就形成了一個(gè)isa指向的閉環(huán)。
