iOS Runtime 是Objective-C编程语言的核心组成部分，它是一个运行时库，负责实现Objective-C的动态特性，如消息传递、动态类型和方法解析等。本文将深入探讨Runtime的基本概念、消息传递机制以及消息转发的过程。
Runtime是Objective-C的基石，它扩展了C语言并引入了Smalltalk式的消息传递。Objective-C的动态特性使得程序在运行时可以改变类的行为、创建新的类和对象，这些都离不开Runtime的支持。Runtime分为“modern”和“legacy”两个版本，现代版本适用于iOS和macOS 10.5以后的64位系统，而旧版本则用于较早的32位系统。
Runtime的核心之一是消息传递。当我们在Objective-C中调用一个方法，如`[obj foo]`，在编译后会转换为`objc_msgSend(obj, @selector(foo))`。Runtime执行消息传递的步骤如下：
1. 通过对象`obj`的`isa`指针找到对应的类。
2. 在类的`method list`中查找方法`foo`。
3. 如果当前类没有找到`foo`，Runtime会递归地在超类中查找。
4. 找到`foo`的实现（IMP）后，执行该方法。
为了提高效率，Runtime使用了缓存（`objc_cache`），将常用方法存储起来，下次调用时可以直接从缓存中获取，无需遍历整个`method list`。
`objc_msgSend`是实现消息传递的关键函数，它接收对象和选择器（SEL）作为参数。在Objective-C中，对象是`objc_object`结构体的实例，类是`objc_class`结构体，方法则是`objc_method_list`中的条目。`objc_class`包含了指向父类的指针、类名、版本信息以及方法列表等。
消息转发机制在找不到对应方法时发挥作用。当一个消息无法在接收者及其祖先类中找到相应的方法实现时，Runtime会启动转发机制，包括两个阶段：
1. 默认消息转发：对象有机会通过实现`-forwardingTargetForSelector:`方法指定另一个对象来处理消息。
2. 完整的消息转发：如果默认转发失败，对象可以通过`-forwardInvocation:`方法处理`NSInvocation`对象，或者自定义消息转发行为，例如动态添加方法或抛出异常。
了解Runtime的这些基础知识对于提升Objective-C的编程技巧至关重要，它可以帮助开发者更好地理解和调试代码，甚至在遇到难题时从系统层面寻找解决方案。熟悉Runtime的API和底层机制，可以让我们编写出更高效、更灵活的Objective-C程序。
