OC类结构之Cache结构解析

前言：

之前我们已经学习了类的结构，里面有isa，superClass（isa走位图、继承链），bits（存储了methodlist，properties,protocol）,类里面仅剩下了cache，cache顾名思义就是缓存，那么在类中，缓存的到底是什么呢？这期博客就是探究类的缓存以及底层原理。

cache结构初探—cache是什么？数据结构如何？

此图先贴为敬，不管你看不看，他就在这里。总体思路流程是沿着这个往下走的。

方法：根据我们原先对bits的探索方式，同样的，我们来探索cache

从类结构中可以看到，他在第16个字节以后（前面有isa和superClass）所以要平移16位。
得出如下结果：可以看到主要包括了bucketsAndMaybeMask、_maybeMask,_originalPreoptCache。

此时应该好奇、验证并且找到定义cache的结构体：

补充：

LP64 macOS系统，这是一个联合体，联合体互斥，所以很明显是走了上面，不会走originalPreoptCache。那么很明显整个cache占用的就是 8 + 8 = 16。

分析：

此时如果是缓存，必定缓存的是属性、方法等，那就必然有sel或者imp，这时候在实现中必然有方法。稍微浏览了一下，果然里面有很多方法，比如说开辟空间，比如说清空，还有插入。那么在缓存的时候，必然事先是要插入，才会有缓存。那么此时就找到了这个insert方法。

经过以上探究，大致可以得出这样的结构图：

通过lldb验证方法的存储

获取bucketsAndMaybeMask发现，结构体跟之前的不同，并且直接打印value是无法获取值得，这个时候的获取方式就卡住了，但是由之前调试bits的经验，我们可以通过找到里面对应实现的方法来获取里面的值。

其实这里的探究我感觉就是不断地尝试，通过打印里面的方法来获取，只不过不是瞎找瞎打印，所有的方法都遵循简明达意，在类中快就发现了buckets()这个方法，并且这个方法看起来像是一种初始化的结构体构造方法，所以尝试打印，果不其然。

注意

这里的buckets()方法的调用者是$2，也就是cache，而不是bucketsAndMaybeMask，其方法在460行。

打印$4打印并没有数据，分析原因是没有调用方法，没有产生缓存。这里也就印证了，cache里面存的是方法，而不是其他数据。

此时此刻我们调用一下类里的方法，再次打印。

补充

这里有两种打印方法的方式。

结构体通过->的方式调用，对象通过点的方式调用。

注意

在打印的时候直接通过buckets()方法无法打印出来，在occpied中确实可以看到1，表示有一个方法缓存，通过buckets[1]却可以打印出数据并且可以打出来。
打印方式时，通过源码查看，内部需要传两个参数，第一个是base不知道传什么就传他nil吧。

分析

oc对于方法缓存是有自己的处理的，存取方式是用得哈希数组存的，哈希是结合了链表和数组，方便增删查，内部是无序的。

脱离源码查找方法

lldb调试的弊端

1.需要的门槛或者说需要对底层有比较深入的了解，对方法有相当敏锐的感知，调试比较耗费时间。
2.每次都需要不停的打印，层层深入。

这里就直接把cocci老师的贴出来了。

方法缓存底层解析

通过对源码的分析一层层探索，总结如下：
cache_t是个结构体指针，首先会通过结构体指针的平移去方法区找对应的方法，取得时候上面已经分析过了，因为他是哈希数组，根据数组的方式取即可实际就是通过指针平移。存的方式也是通过哈希存。当方法区没有没有缓存时，进来默认是先创建一个bucket桶，里面可能多有个bucket，所以他叫做buckets，每个bucket里面有对应的sel和imp的地址，如果说在cache中存取，cache会越来越大，也就超过了之前定义好的大小，这样是不符合结构体定义的。存取插入的过程，内部会做dowhile循环防止哈希冲突，如果没有超过容器大小，内部是默认超出3/4溶容积，会做两倍扩容，在刚进入的时候，会有判断，是首次进入还是扩容，首次默认是1<<2,1左移2单位，就是4，oc内部做了-1操作就是3，如果是扩容状态，会调用清空操作，直接清空内存地址。原因是内存在开辟好了以后，是不能改变的，只能通过伪新增，即删除再添加，没有把原来的方法再次添加的原因是：1.数组拷贝平移需要耗费很多资源，且原先老的旧的方法直接用新的代替老的，可以节省内存，方便查询。

好家伙，非常的清晰~~！

补充

之前的分析中，没有对bucketsAndMaybeMask做说明，这里补充一下，分别输出他的地址和buckets数组的首地址。两者是一样的，可以看出，bucketsAndMaybeMask就是buckets数组的首地址。

3/4扩容：就是一个负载因子，在0.75时扩容对空间利用率高，对哈希冲突可以有一定成都的避免，过多的哈希冲突会导致系统的压力大。

后记

ios oc底层对cache的方法缓存做了很多处理，从算法到存取，获取，包括对内存的优化，其中处理到的逻辑可能还有很多遗漏，但是主流程应该就是这么走的，目前尚欠缺insert插入的闭环流程，下面的章节会讲到，等各个模块连起来，就会打通所有的知识盲区。

给所有ios开发者共勉：革命尚未成功，同志仍需努力！！！