前言：
上一篇探索了屬性 成員變量 方法在類中是如何存儲的，即存儲在class_ro_t *ro中，上一篇中提到爲什麼在rw中也能打印相應的屬性 方法呢？
因爲rw中的屬性 方法在編譯期是沒有的，是在運行時從ro中copy賦值到rw中。
struct objc_class : objc_object {
// Class ISA; // 8
Class superclass; // 8
cache_t cache; // 16 不是8 // formerly cache pointer and vtable
class_data_bits_t bits; // class_rw_t * plus custom rr/alloc flags
class_rw_t *data() {
return bits.data();
}
···
}
從類的源碼中不難看出前兩個成員分別是isa和superclass，上一篇我們探索了屬性 成員變量 方法在bits中的存儲，那麼cache_t cache中存儲的是什麼呢 ？
cache_t cache源碼：
struct cache_t {
struct bucket_t *_buckets; // 8
mask_t _mask; // 4
mask_t _occupied; // 4
public:
struct bucket_t *buckets();
···
}
struct bucket_t {
private:
// IMP-first is better for arm64e ptrauth and no worse for arm64.
// SEL-first is better for armv7* and i386 and x86_64.
#if __arm64__
MethodCacheIMP _imp;
cache_key_t _key;
#else
cache_key_t _key;
MethodCacheIMP _imp;
#endif
public:
inline cache_key_t key() const { return _key; }
inline IMP imp() const { return (IMP)_imp; }
inline void setKey(cache_key_t newKey) { _key = newKey; }
inline void setImp(IMP newImp) { _imp = newImp; }
void set(cache_key_t newKey, IMP newImp);
};
猜測：cache_t cache 中存儲的是方法的緩存。
1. cache_t cache LLDB 簡單分析
首先創建一個類，代碼如下：
@interface LGPerson : NSObject{
NSString *hobby;
}
@property (nonatomic, copy) NSString *name;
- (void)sayHello;
- (void)sayCode;
- (void)sayMaster;
- (void)sayNB;
+ (void)sayHappy;
@end
#import "LGPerson.h"
@implementation LGPerson
- (void)sayHello{
NSLog(@"LGPerson say : %s",__func__);
}
- (void)sayCode{
NSLog(@"LGPerson say : %s",__func__);
}
- (void)sayMaster{
NSLog(@"LGPerson say : %s",__func__);
}
- (void)sayNB{
NSLog(@"LGPerson say : %s",__func__);
}
+ (void)sayHappy{
NSLog(@"LGPerson say : %s",__func__);
}
@end
int main(int argc, const char * argv[]) {
@autoreleasepool {
LGPerson *person = [LGPerson alloc];
Class pClass = [LGPerson class];
// cache_t 爲什麼沒有 - 第一次
[person sayHello];
[person sayCode];
[person sayNB];
}
}
通過打印cache_t cache，發現方法緩存確實存在cache_t cache中(有時候系統可能會出現問題，打印出cache_t cache中的_key和_imp爲空，多運行打印幾次就ok)。
2.cache_t cache 流程源碼分析
通過上面的打印查看了cache_t cache的緩存內容，接下來查看源碼分析一下cache_t cache的具體流程：
首先查看cache_t中容量mask_t capacity()的實現：
mask_t capacity()的實現:
mask_t cache_t::capacity()
{
return mask() ? mask()+1 : 0;
}
mask_t cache_t::mask()
{
return _mask;
}
在實現中對cache_t的_mask進行+1，那麼什麼是調用對這個capacity()的呢？
通過搜索源碼查看在expand()方法中調用：
void cache_t::expand() // 擴容
{
cacheUpdateLock.assertLocked();
uint32_t oldCapacity = capacity();
uint32_t newCapacity = oldCapacity ? oldCapacity*2 : INIT_CACHE_SIZE;
if ((uint32_t)(mask_t)newCapacity != newCapacity) {
// mask overflow - can't grow further
// fixme this wastes one bit of mask
newCapacity = oldCapacity;
}
reallocate(oldCapacity, newCapacity);
}
而擴容 expand()方法是在cache_fill_nolock方法中調用
static void cache_fill_nolock(Class cls, SEL sel, IMP imp, id receiver)
{
cacheUpdateLock.assertLocked();
// Never cache before +initialize is done
if (!cls->isInitialized()) return;
// Make sure the entry wasn't added to the cache by some other thread
// before we grabbed the cacheUpdateLock.
if (cache_getImp(cls, sel)) return;
cache_t *cache = getCache(cls);
cache_key_t key = getKey(sel);
// Use the cache as-is if it is less than 3/4 full
mask_t newOccupied = cache->occupied() + 1;
mask_t capacity = cache->capacity();
if (cache->isConstantEmptyCache()) {
// Cache is read-only. Replace it.
cache->reallocate(capacity, capacity ?: INIT_CACHE_SIZE);
}
else if (newOccupied <= capacity / 4 * 3) {
// Cache is less than 3/4 full. Use it as-is.
}
else {
// Cache is too full. Expand it.
cache->expand();
}
// Scan for the first unused slot and insert there.
// There is guaranteed to be an empty slot because the
// minimum size is 4 and we resized at 3/4 full.
bucket_t *bucket = cache->find(key, receiver);
if (bucket->key() == 0) cache->incrementOccupied();
bucket->set(key, imp);
}
由此我們找到了這個方法調用的入口，接下來我們斷點調試分析一下這個詳細的流程：
cache_fill_nolock詳細流程：
在cache_fill_nolock方法中：
1.先從 cache 中獲取 imp ,獲取到直接 return
if (cache_getImp(cls, sel)) return;
2.獲取 cache 和 key，第一次調用 sayHello 方法，cache 中_mask 和 _occupied 爲0
3. 對 cache 的 occupied + 1, 並獲取容量 capacity （此時爲0），
4. 判斷是否是 isConstantEmptyCache ，如果是 EmptyCache，
調用cache->reallocate(capacity, capacity ?: INIT_CACHE_SIZE)
跳轉到第 7 步；
INIT_CACHE_SIZE 爲：1 << 2 = 4
enum {
INIT_CACHE_SIZE_LOG2 = 2,
INIT_CACHE_SIZE = (1 << INIT_CACHE_SIZE_LOG2)
}
5. 判斷桶子 Buckets 的佔用量是否是 小於等於 容量的3/4
即：newOccupied <= capacity / 4 * 3，小於3/4 直接跳轉到 第8步；
6. 當桶子 Buckets 的佔用量達到臨界點時，執行擴容 cache->expand();
expand() 方法中：
6.1 獲取 oldCapacity = capacity() // 4;
newCapacity = oldCapacity ? oldCapacity*2 : INIT_CACHE_SIZE; // 8
6.2 reallocate(oldCapacity, newCapacity)
即：reallocate(4, 8)，跳轉到 第7步；
7. reallocate(mask_t oldCapacity, mask_t newCapacity) 傳入一個oldCapacity = 0，
newCapacity = 1 << 2 = 4
7.1 先獲取 freeOld 標識，是否釋放舊緩存，bool freeOld = canBeFreed()
即：bool cache_t::canBeFreed()
{
return !isConstantEmptyCache();
}
此時，沒有緩存 cache, 所以 freeOld 爲false
7.2 創建一個新的 bucket_t *newBuckets，開闢4個位置
7.3 用新容量 newCapacity - 1，對創建的 newBuckets 進行設置
setBucketsAndMask(newBuckets, newCapacity - 1);
7.4 判斷 釋放標識 freeOld，
true： 釋放舊的 oldBuckets 和 oldCapacity
即：cache_collect_free(oldBuckets, oldCapacity);
false：不執行
此時 freeOld 爲 false
8. 從 cache 中根據 key 查找 合適 Buckets
8.1 獲取 buckets，獲取 mask = 3 (sort)
bucket_t *b = buckets();
mask_t m = mask();
8.2 通過對 k (對 sel 哈希的到的 cache_key_t key = getKey(sel)) 和 m 進行哈希得到下標
mask_t begin = cache_hash(k, m);
static inline mask_t cache_hash(cache_key_t key, mask_t mask)
{
return (mask_t)(key & mask);
}
通過 sel 和 mask 的位運算，計算出一個合理的 begin，就是哈希的下標
8.3 通過 begin， do...while 循環，查找 bucket_t。
查找到就返回，查找不到返回 bad_cache
9. 桶子 bucket 查找到以後，可以佔用，對 _occupied++。
10. 把 key 和 imp 保存在桶子裏 bucket->set(key, imp)。
到此，cache_t cache中的緩存存儲流程分析完成。
簡單的總結，
1. 先查找緩存，緩存命中直接返回，
2. 當沒有緩存時，開闢新的緩存並初始化，然後查找桶子 _buckets，然後 _occupied ++，然後存儲 set(key, imp)；
3. 當有緩存，並小於容量的3/4時，直接查找桶子 _buckets，然後 _occupied ++，然後存儲 set(key, imp)；
4. 當有緩存，大於容量的3/4時，擴容到二倍，查找桶子 _buckets，然後 _occupied ++，然後存儲 set(key, imp)；