类和元类

Objective-C 是一门基于类的对象系统，每一个对象都是某个类的实例；对象的 isa 指针指向它的类。该类描述对象的一些信息：数据占用的空间，变量的类型和布局等。该类也描述对象的一些行为：对象可以响应的选择器（selector）和对象实现的实例方法。

（注：面向对象的含义，类是一类事物的共有特性的描述，比如：“人”类中的“姓名”，“年龄”等属性，“吃饭”、“喝水”等行为，所有的人都具备，所以类是对象的属性和行为的描述）

类中的方法列表是实例方法（对象可以响应的选择子）的集合。当你向对象发送一个消息的时候，objc_msgSend() 会通过查询该对象的类（和父类）中的方法列表来决定调用什么方法。

每一个 Objective-C 的类也是一个对象。它也有自己的 isa 指针、数据以及它可以响应的选择子。当你调用一个类方法的时候，例如 [NSObject alloc]，实际上你是向这个类对象（NSObject）发送了一条消息。

由于类也是对象，那么它一定也是某一个类的实例，即元类。就像类是普通对象的描述一样，元类是类对象的描述。值得一提的是，元类的方法列表中存的是类方法：类对象可以响应的选择子。当你向一个类对象（元类的实例）发送消息（调用类方法）的时候，objc_msgSend() 会通过查询该类对象的元类（和父元类）中的方法列表来决定调用什么方法。就像实例方法是类对对象的行为的描述一样，类方法是元类对类对象的行为的描述（有点拗口）。

那么元类呢？是最底层的吗？不，元类是根类（NSObject）的元类的实例，根元类是根元类自己的实例，isa 指针链在一个循环处结束：对象 -> 类对象 -> 元类 -> 根元类 -> 根元类自身（-> 指向）。元类的 isa 指针的行为很少受到关注，因为在现实中没有人可以向元类对象发送消息。

那么元类的父类是谁呢？元类的父类链平行于类的父类链，所以类方法的继承关系和实例方法是一样的。并且根元类的父类是根类（即，NSObject 的元类的父类是它自己）（划重点），所以每一个类对象都可以响应根类的实例方法（即，根类的实例方法其实也是每一个类的类方法）。所以，类对象也和其他对象一样，都是根类的实例，但是类对象也是根类的子类。

是不是很迷惑，上面这张图可以帮助到你！请记住，当你向一个对象发消息的时候，方法的查找会从对象的 isa 指针开始，然后继续顺着父类链查找。“实例方法”在类中定义，“类方法”在元类和根类中定义。

（注：方法列表中并没有什么值来规定某一个方法是类方法还是实例方法，一个对象能通过 isa 指针和父类链找到的那个方法就是它能响应的方法，所以，类对象可以通过根元类的父类指针找到根类中的方法，那么它就可以响应这个方法，即使你认为根类中存的应该是“实例方法”。）

在正式的计算机科学语言中，类和元类的继承制度是更自由的形式，比如，更深层的元类链和很多类是某单一元类的实例。OC相对于 使用元类实现像类方法这样的实际目标，更趋向于隐藏元类。例如： 其实 [NSObject class] 和 [NSObejct self] 是等价的，即使，理论上它应该返回 NSObject -> isa 指向的的元类。

本文参考苹果公司 runtime 源码的维护者 Greg Parker 的 blog: [objc explain]: Classes and metaclasses