iOS Runtime 初識與應用

什麼是 Runtime

什麼是運行時呢？從字面意思來看，就是一個程序在其運行的過程當中所作的一些事情。而蘋果在 object—C 中提供了一套純 c 語言的 api，這套 api 即爲 runtime。

在 iOS 開發的過程當中，正式由於runtime 的特性，讓 object-C 具備了吸引人的魅力。使得咱們能夠真正作到玩語言，作出高逼格的花樣，快樂就完了～

要了解運行時，咱們得先了解 object-C 的消息機制，能夠看下面的流程：

一、編譯器會先將代碼 [obj doSomeThing] 轉化爲 objc_msgSend(obj, @selector (doSomeThing)) 函數去執行。

二、在 objc_msgSend() 函數中,首先經過 obj 的 isa 指針找到 obj 對應的 class。

三、在 class 中會先去 cache 中 經過 SEL 查找對應函數 doSomeThing（cache 中method 列表是以 SEL 爲 key 經過 hash 表來存儲的，這樣能提升函數查找速度），若 cache 中未找到。再去 class 中的消息列表 methodList 中查找，若 methodList 中未找到，則取 superClass 中查找。若能找到，則將 doSomeThing 加入到 cache中，以方便下次查找，並經過 method 中的函數指針跳轉到對應的函數中去執行。

看完上面的流程，可能會迷惑裏面提到的一下字端是什麼意思，那咱們來看一下一個 OC 類中都包含了什麼？

能夠先看類結構體 struct objc_class。雖然該結構體中有許多變量，可是從變量名中咱們能夠大概理解其含義，結構體裏包含了 指像父類的指針、類名、版本等等信息，裏面有些變量會在下面的應用中進行用到。

下面就讓咱們來看看 runtime 的具體應用吧～

Runtime 的應用

Runtime 的功能很是強大，這也是魅力所在，它可以在程序運行的時候，獲取一個類中的全部信息，而且可以根據開發者意願去修改。腦洞多大，變化就能多大～

接下來，本文主要就下面幾點進行講解：

（1）使用 class_addMethod 函數在運行時對函數進行動態增長新函數

（2）消息轉發

（3）使用 class_copyPropertyList 及 property_getName 獲取類的屬性列表及每一個屬性的名稱

（4） 使用 class_copyMethodList 獲取類的全部方法列表

（5） Method Swizzling

動態添加方法 - class_addMethod

首先來看一下 API 文檔解釋

先看下函數中的各個參數的含義：

Class _Nullable cls：傳入的是一個類，也就是你想要在哪一個類裏進行添加方法

SEL _Nollnull name：想要添加的方法名字

IMP _Nonnull imp：imp 是 Implement 縮寫，表示指向方法的實現地址

const char * _Nonnull types：對於參數與返回值的描述。舉個例子："v@:"，表示的是返回值爲 void 而且沒有參數。

下面看一下具體的調用：

這裏要給 HJXPerson 類動態添加一個 sayHello 的方法。首先要拿到添加的方法 sayHello 的 IMP 指針，而後調用相應的接口去添加方法。

（注：當要執行動態添加方法的時候，須要用 performSelector 來進行調用，由於 performSelector 是運行時系統負責去找方法的，在編譯時候不作任何校驗；若是直接調用編譯是會自動校驗）

消息轉發

文章開頭介紹了 Objective-C 中調用一個方法的流程，但若是最後都沒有找到對應方法，咱們的程序都會 crash 並拋出信息沒有找到對應的方法。其實在 crash 以前還會進行一套流程，那就是消息轉發。轉發流程圖以下：

下面將分別結合代碼事例進行介紹這幾種方法的處理：

• resolveInstanceMethod

此爲消息轉發的先導，也叫動態決議機制。見下面例子：

在 HJXPerson 類中並無聲明 eat 這個函數，因此在實例調用方法的時候會進入到這個回調之中。

其實，objective-c 的方法就是至少帶有兩個參數（self 和 cmd）的普通的 C 函數。所以在代碼中提供這樣一個 C 函數 dynamicMethodIMPEat，讓它來充當對象方法 eat 這個 selector 的動態實現。

由於 eat 是被對象所調用，因此它被認爲是一個對象方法，於是應該在 resolveInstanceMethod 方法中爲其提供實現。

• forwardingTargetForSelector

這個方法只能讓咱們把消息轉發到另外一個能處理這個消息的對象，可是沒法處理消息的內容，好比參數和返回值。例子以下：

該類爲 HJXCat 類，裏面聲明瞭 「useTool」 這個方法但並無實現，因此在未添加 resolveInstanceMethod 處理的時候，會進入到 forwardingTargetForSelector 方法中，而後能夠根據傳入的 aSelector，來轉交給其餘類去處理相應的方法。

（注：返回的爲想要把方法交給的類的一個實例對象）

• forwardInvocation

先看下工程代碼

forwardInvocation 的總體流程和 forwardingTargetForSelector 基本上是差很少的。經過 aSelector 來進行判斷是否要進行轉發，而後進行手動簽名。而後在 anInvocation 中能夠獲取到函數傳裏過程當中全部信息。

forwardingTargetForSelector 和 forwardInvocation 區別：

快速轉發：forwardingTargetForSelector 僅支持一個對象的返回，也就是說消息只能被轉發給一個對象、沒法處理消息的內容，好比參數和返回值。

普通轉發：forwardInvocation 能夠將消息同時轉發給任意多個對象。

消息轉發總結

• 首先看是否爲該 selector 提供了動態方法決議機制，若是提供了則轉到 2；若是沒有提供則轉到 3；

• 若是動態方法決議真正爲該 selector 提供了實現，那麼就調用該實現，完成消息發送流程，消息轉發就不會進行了；若是沒有提供，則轉到 3；

• 其次看是否爲該 selector 提供了消息轉發機制，若是提供了消息了則進行消息轉發，此時，不管消息轉發是怎樣實現的，程序均不會 crash。（由於消息調用的控制權徹底交給消息轉發機制處理，即便消息轉發並無作任何事情，運行也不會有錯誤，編譯器更不會有錯誤提示。）；若是沒提供消息轉發機制，則轉到 4；

• 運行報錯：沒法識別的 selector，程序 crash

property_getName 及 class_copyMethodList

這兩個函數總從字面意思上，能夠看出分別是獲取一個類中的全部屬性名稱及方法名。這兩個方法能夠算是基礎，讓你能夠知道一個類內的全部屬性及方法，以便你接下來能夠爲所欲爲的對於其修改，修改哪裏。

下面爲調用方法來獲取 HJXCat 中的屬性及方法：

（上面的各個屬性都是聲明在 .m 文件中的）

iOS 黑魔法 - Method Swizzling

首先讓咱們來看下方法交換的原理：

• 在 Objective-C 中調用一個方法，實際上是向一個對象發送消息，查找消息的惟一依據是 selector 的名字。利用 Objective-C 的動態特性，能夠實如今運行時偷換 selector 對應的方法實現，達到給方法掛鉤的目的。

• 每一個類都有一個方法列表，存放着 selector 的名字和方法實現的映射關係。IMP 有點相似函數指針，指向具體的 Method 實現。

歸根結底，都是偷換了 selector 的 IMP

跟消息轉發相比，Method Swizzling 的作法更爲隱蔽，甚至有些冒險，也增大了debug的難度。

下面咱們來看一下代碼部分：

就這麼簡簡單單幾行，就可以實現方法的交換。原有的 eat 方法在調用 hasEatenFull 方法後，就與 play 方法進行了交換，再次執行 eat 方法，其實就是調用了 play 方法。

雖然 Swizzling 能夠任你喜歡的去弄，想要玩起來，anyway，均可以。可是開發工程中，咱們須要先好好的去想想，能不能利用良好的代碼和架構設計來實現，或者是深刻語言的特性來實現。好用，可是不能濫用。

後記

Runtime 在代碼運行的時候，最大提供給咱們操做性，能夠幫助咱們理解代碼的運行，窺探咱們看不到的代碼，擴展更多更有趣的功能。

代碼玩起來，快樂就完啦～用好，不濫用～

Article by 夏風_Me