面试题：Objective-C类簇在运行时是如何实现的以及与isa指针的关系

Question

描述Objective-C类簇在运行时的实现原理，包括如何通过类簇隐藏底层实现细节。同时，说明isa指针在类簇相关的对象创建和方法调度中的作用与普通类有何不同？

Answer 1

1. Objective - C类簇在运行时的实现原理及隐藏底层实现细节的方式

• 实现原理：
  • 类簇是一种设计模式，在Objective - C中，它通过一个抽象基类和多个具体子类实现。抽象基类定义了公共的接口，而具体子类负责实现特定的功能。例如，NSArray是抽象基类，__NSArray0（空数组）、__NSArrayI（不可变数组）、__NSArrayM（可变数组）是它的具体子类。
  • 在运行时，当通过抽象基类的类方法（如+array或+arrayWithObject:）创建对象时，实际上是根据具体的情况（例如传入参数等），由抽象基类内部逻辑决定创建哪个具体子类的实例。
• 隐藏底层实现细节：
  • 开发者只与抽象基类的接口交互，无需关心具体子类的存在。例如，开发者使用NSArray的接口来创建和操作数组，而不必知道实际创建的是__NSArray0还是__NSArrayI。
  • 抽象基类封装了选择具体子类的逻辑，这使得底层实现的变化对上层用户透明。如果内部具体子类的实现发生改变（比如优化__NSArrayI的存储方式），只要抽象基类的接口不变，用户代码无需修改。

2. isa指针在类簇相关的对象创建和方法调度中的作用与普通类的不同

• 对象创建：
  • 普通类：当通过alloc方法创建普通类的实例时，isa指针直接指向该类本身。例如，MyClass *obj = [[MyClass alloc] init];，obj的isa指针指向MyClass。
  • 类簇：通过抽象基类的类方法创建对象时，isa指针指向具体的子类，而不是抽象基类。例如，NSArray *arr = [NSArray array];，arr的isa指针可能指向__NSArray0（如果是创建空数组），而不是NSArray。这是因为实际创建的是具体子类的实例，isa指针要正确指向实际的类以确保后续的方法调度正确。
• 方法调度：
  • 普通类：当向普通类的实例发送消息时，runtime根据isa指针找到对应的类，然后在该类的方法列表中查找方法实现。如果在本类中没找到，会沿着继承体系向上查找。
  • 类簇：由于isa指针指向具体子类，消息发送时，runtime根据isa找到具体子类，然后在具体子类的方法列表中查找方法实现。这使得类簇可以在不改变抽象基类接口的情况下，由具体子类提供不同的方法实现，实现了多态。例如，NSArray的count方法，__NSArray0和__NSArrayI可能有不同的实现，通过isa指针确保调用到正确的实现。