iOS面試中常常問的點 - RunTime
一. RunTime簡介
我將iOS的一些學習視頻書籍資料總結在「碼農Style」公衆號裏，須要的小夥伴能夠自行獲取面試
想要一塊兒探討學習iOS底層原理，架構的能夠加我Q_2336684744歡迎一塊兒學習交流數組
RunTime簡稱運行時。OC就是運行時機制，也就是在運行時候的一些機制，其中最主要的是消息機制。xcode
對於C語言，函數的調用在編譯的時候會決定調用哪一個函數，若是調用未實現的函數就會報錯。 對於OC語言，屬於動態調用過程，在編譯的時候並不能決定真正調用哪一個函數，只有在真正運行的時候纔會根據函數的名稱找到對應的函數來調用。在編譯階段，OC能夠調用任何函數，即便這個函數並未實現，只要聲明過就不會報錯。bash
二. RunTime消息機制
消息機制是運行時裏面最重要的機制，OC中任何方法的調用，本質都是發送消息。 使用運行時，發送消息須要導入框架<objc/message.h>而且xcode5以後，蘋果不建議使用底層方法，若是想要使用運行時，須要關閉嚴格檢查objc_msgSend的調用，BuildSetting->搜索msg 改成NO。服務器
下來看一下實例方法調用底層實現架構
Person *p = [[Person alloc] init];
[p eat];
// 底層會轉化成
//SEL：方法編號，根據方法編號就能夠找到對應方法的實現。
[p performSelector:@selector(eat)];
//performSelector本質即爲運行時，發送消息，誰作事情就調用誰
objc_msgSend(p, @selector(eat));
// 帶參數
objc_msgSend(p, @selector(eat:),10);
複製代碼
類方法的調用底層框架
// 本質是會將類名轉化成類對象，初始化方法實際上是在建立類對象。
[Person eat];
// Person只是表示一個類名，並非一個真實的對象。只要是方法必需要對象去調用。
// RunTime 調用類方法一樣，類方法也是類對象去調用，因此須要獲取類對象，而後使用類對象去調用方法。
Class personclass = [Persion class];
[[Persion class] performSelector:@selector(eat)];
// 類對象發送消息
objc_msgSend(personclass, @selector(eat));
複製代碼
**@selector (SEL)：是一個SEL方法選擇器。**SEL其主要做用是快速的經過方法名字查找到對應方法的函數指針，而後調用其函數。SEL其自己是一個Int類型的地址，地址中存放着方法的名字。 對於一個類中。每個方法對應着一個SEL。因此一個類中不能存在2個名稱相同的方法，即便參數類型不一樣，由於SEL是根據方法名字生成的，相同的方法名稱只能對應一個SEL。函數
運行時發送消息的底層實現 每個類都有一個方法列表 Method List，保存這類裏面全部的方法，根據SEL傳入的方法編號找到方法，至關於value - key的映射。而後找到方法的實現。去方法的實現裏面去實現。如圖所示。 學習
那麼內部是如何動態查找對應的方法的？ 首先咱們知道全部的類中都繼承自NSObject類，在NSObjcet中存在一個Class的isa指針。ui
typedef struct objc_class *Class;
@interface NSObject <NSObject> {
Class isa OBJC_ISA_AVAILABILITY;
}
複製代碼
咱們來到objc_class中查看，其中包含着類的一些基本信息。
struct objc_class {
Class isa; // 指向metaclass
Class super_class ; // 指向其父類
const char *name ; // 類名
long version ; // 類的版本信息，初始化默認爲0，能夠經過runtime函數class_setVersion和class_getVersion進行修改、讀取
long info; // 一些標識信息,如CLS_CLASS (0x1L) 表示該類爲普通 class ，其中包含對象方法和成員變量;CLS_META (0x2L) 表示該類爲 metaclass，其中包含類方法;
long instance_size ; // 該類的實例變量大小(包括從父類繼承下來的實例變量);
struct objc_ivar_list *ivars; // 用於存儲每一個成員變量的地址
struct objc_method_list **methodLists ; // 與 info 的一些標誌位有關,如CLS_CLASS (0x1L),則存儲對象方法，如CLS_META (0x2L)，則存儲類方法;
struct objc_cache *cache; // 指向最近使用的方法的指針，用於提高效率；
struct objc_protocol_list *protocols; // 存儲該類遵照的協議
}
複製代碼
下面咱們就以p實例的eat方法來看看具體消息發送以後是怎麼來動態查找對應的方法的。
- 實例方法
[p eat];底層調用[p performSelector:@selector(eat)];方法，編譯器在將代碼轉化爲objc_msgSend(p, @selector(eat)); - 在
objc_msgSend函數中。首先經過p的isa指針找到p對應的class。在Class中先去cache中經過SEL查找對應函數method，若是找到則經過method中的函數指針跳轉到對應的函數中去執行。 - 若
cache中未找到。再去methodList中查找。若能找到，則將method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。 - 若
methodlist中未找到，則去superClass中查找。若能找到，則將method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。
三. 使用RunTime交換方法：
當系統自帶的方法功能不夠，須要給系統自帶的方法擴展一些功能，而且保持原有的功能時，可使用RunTime交換方法實現。 這裏要實現image添加圖片的時候，自動判斷image是否爲空，若是爲空則提醒圖片不存在。 方法一：使用分類
+ (nullable UIImage *)xx_ccimageNamed:(NSString *)name
{
// 加載圖片 若是圖片不存在則提醒或發出異常
UIImage *image = [UIImage imageNamed:name];
if (image == nil) {
NSLog(@"圖片不存在");
}
return image;
}
複製代碼
缺點：每次使用都須要導入頭文件，而且若是項目比較大，以前使用的方法所有須要更改。
方法二 ：RunTime交換方法 交換方法的本質實際上是交換兩個方法的實現，即調換xx_ccimageNamed和imageName方法，達到調用xx_ccimageNamed其實就是調用imageNamed方法的目的
那麼首先須要明白方法在哪裏交換，由於交換隻須要進行一次，因此在分類的load方法中，當加載分類的時候交換方法便可。
+(void)load
{
// 獲取要交換的兩個方法
// 獲取類方法 用Method 接受一下
// class ：獲取哪一個類方法
// SEL ：獲取方法編號，根據SEL就能去對應的類找方法。
Method imageNameMethod = class_getClassMethod([UIImage class], @selector(imageNamed:));
// 獲取第二個類方法
Method xx_ccimageNameMrthod = class_getClassMethod([UIImage class], @selector(xx_ccimageNamed:));
// 交換兩個方法的實現 方法一 ，方法二。
method_exchangeImplementations(imageNameMethod, xx_ccimageNameMrthod);
// IMP其實就是 implementation的縮寫：表示方法實現。
}
複製代碼
交換方法內部實現：
- 根據SEL方法編號在Method中找到方法，兩個方法都找到
- 交換方法的實現，指針交叉指向。如圖所示：
注意：交換方法時候 xx_ccimageNamed方法中就不能再調用imageNamed方法了，由於調用imageNamed方法實質上至關於調用 xx_ccimageNamed方法，會循環引用形成死循環。
RunTime也提供了獲取對象方法和方法實現的方法。
// 獲取方法的實現
class_getMethodImplementation(<#__unsafe_unretained Class cls#>, <#SEL name#>)
// 獲取對象方法
class_getInstanceMethod(<#__unsafe_unretained Class cls#>, <#SEL name#>)
複製代碼
此時，當調用imageNamed:方法的時候就會調用xx_ccimageNamed:方法，爲image添加圖片，並判斷圖片是否存在，若是不存在則提醒圖片不存在。
四. 動態添加方法
若是一個類方法很是多，其中可能許多方法暫時用不到。而加載類方法到內存的時候須要給每一個方法生成映射表，又比較耗費資源。此時可使用RunTime動態添加方法
動態給某個類添加方法，至關於懶加載機制，類中許多方法暫時用不到，那麼就先不加載，等用到的時候再去加載方法。
動態添加方法的方法： 首先咱們先不實現對象方法，當調用performSelector: 方法的時候，再去動態加載方法。 這裏同上建立Person類，使用performSelector: 調用Person類對象的eat方法。
Person *p = [[Person alloc]init];
// 當調用 P中沒有實現的方法時，動態加載方法
[p performSelector:@selector(eat)];
複製代碼
此時編譯的時候是不會報錯的，程序運行時纔會報錯，由於Person類中並無實現eat方法，當去類中的Method List中發現找不到eat方法，會報錯找不到eat方法。
而當找不到對應的方法時就會來到攔截調用，在找不到調用的方法程序崩潰以前調用的方法。 當調用了沒有實現的對象方法的時，就會調用**+(BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel方法。 當調用了沒有實現的類方法的時候，就會調用+(BOOL)resolveClassMethod:(SEL)sel**方法。
首先咱們來到API中看一下蘋果的說明，搜索 Dynamic Method Resolution 來到動態方法解析。
Dynamic Method Resolution的API中已經講解的很清晰，咱們能夠實現方法resolveInstanceMethod:或者resolveClassMethod:方法，動態的給實例方法或者類方法添加方法和方法實現。
因此經過這兩個方法就能夠知道哪些方法沒有實現，從而動態添加方法。參數sel即表示沒有實現的方法。
一個objective - C方法最終都是一個C函數，默認任何一個方法都有兩個參數。 self : 方法調用者 _cmd : 調用方法編號。咱們可使用函數class_addMethod爲類添加一個方法以及實現。
這裏仿照API給的例子，動態的爲P實例添加eat對象
+(BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel
{
// 動態添加eat方法
// 首先判斷sel是否是eat方法 也能夠轉化成字符串進行比較。
if (sel == @selector(eat)) {
/**
第一個參數： cls:給哪一個類添加方法
第二個參數： SEL name:添加方法的編號
第三個參數： IMP imp: 方法的實現，函數入口，函數名可與方法名不一樣（建議與方法名相同）
第四個參數： types :方法類型，須要用特定符號，參考API
*/
class_addMethod(self, sel, (IMP)eat , "v@:");
// 處理完返回YES
return YES;
}
return [super resolveInstanceMethod:sel];
}
複製代碼
重點來看一下class_addMethod方法
class_addMethod(__unsafe_unretained Class cls, SEL name, IMP imp, const char *types)
複製代碼
class_addMethod中的四個參數。第一，二個參數比較好理解，重點是第三，四個參數。
- cls : 表示給哪一個類添加方法，這裏要給Person類添加方法，self即表明Person。
- SEL name : 表示添加方法的編號。由於這裏只有一個方法須要動態添加，而且以前經過判斷肯定sel就是eat方法，因此這裏可使用sel。
- IMP imp : 表示方法的實現，函數入口，函數名可與方法名不一樣（建議與方法名相同）須要本身來實現這個函數。每個方法都默認帶有兩個隱式參數 self : 方法調用者 _cmd : 調用方法的標號，能夠寫也能夠不寫。
void eat(id self ,SEL _cmd)
{
// 實現內容
NSLog(@"%@的%@方法動態實現了",self,NSStringFromSelector(_cmd));
}
複製代碼
- types : 表示方法類型，須要用特定符號。系統提供的例子中使用的是**
"v@:"，咱們來到API中看看"v@:"**指定的方法是什麼類型的。
v-> void 表示無返回值@-> object 表示id參數:-> method selector 表示SEL
至此已經完成了P實例eat方法的動態添加。當P調用eat方法時輸出
動態添加有參數的方法 若是是有參數的方法，須要對方法的實現和class_addMethod方法內方法類型參數作一些修改。 方法實現：由於在C語言函數中，因此對象參數類型只能用id代替。 方法類型參數：由於添加了一個id參數，因此方法類型應該爲**"v@:@"** 來看一下代碼
+(BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel
{
if (sel == @selector(eat:)) {
class_addMethod(self, sel, (IMP)aaaa , "v@:@");
return YES;
}
return [super resolveInstanceMethod:sel];
}
void aaaa(id self ,SEL _cmd,id Num)
{
// 實現內容
NSLog(@"%@的%@方法動態實現了,參數爲%@",self,NSStringFromSelector(_cmd),Num);
}
複製代碼
調用eat:函數
Person *p = [[Person alloc]init];
[p performSelector:@selector(eat:)withObject:@"xx_cc"];
複製代碼
輸出爲
五. RunTime動態添加屬性
使用RunTime給系統的類添加屬性，首先須要瞭解對象與屬性的關係。
對象一開始初始化的時候其屬性name爲nil，給屬性賦值其實就是讓name屬性指向一塊存儲字符串的內存，使這個對象的屬性跟這塊內存產生一種關聯，我的理解對象的屬性就是一個指針，指向一塊內存區域。
那麼若是想動態的添加屬性，其實就是動態的產生某種關聯就行了。而想要給系統的類添加屬性，只能經過分類。
這裏給NSObject添加name屬性，建立NSObject的分類 咱們可使用@property給分類添加屬性
@property(nonatomic,strong)NSString *name;
複製代碼
雖然在分類中能夠寫@property 添加屬性，可是不會自動生成私有屬性，也不會生成set,get方法的實現，只會生成set,get的聲明，須要咱們本身去實現。
方法一：咱們能夠經過使用靜態全局變量給分類添加屬性
static NSString *_name;
-(void)setName:(NSString *)name
{
_name = name;
}
-(NSString *)name
{
return _name;
}
複製代碼
可是這樣_name靜態全局變量與類並無關聯，不管對象建立與銷燬，只要程序在運行_name變量就存在，並非真正意義上的屬性。
方法二：使用RunTime動態添加屬性 RunTime提供了動態添加屬性和得到屬性的方法。
-(void)setName:(NSString *)name
{
objc_setAssociatedObject(self, @"name",name, OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC);
}
-(NSString *)name
{
return objc_getAssociatedObject(self, @"name");
}
複製代碼
- 動態添加屬性
objc_setAssociatedObject(id object, const void *key, id value, objc_AssociationPolicy policy);
複製代碼
參數一：id object : 給哪一個對象添加屬性，這裏要給本身添加屬性，用self。 參數二：void * == id key : 屬性名，根據key獲取關聯對象的屬性的值，在**objc_getAssociatedObject中經過次key得到屬性的值並返回。 參數三：id value** : 關聯的值，也就是set方法傳入的值給屬性去保存。 參數四：objc_AssociationPolicy policy : 策略，屬性以什麼形式保存。 有如下幾種
typedef OBJC_ENUM(uintptr_t, objc_AssociationPolicy) {
OBJC_ASSOCIATION_ASSIGN = 0, // 指定一個弱引用相關聯的對象
OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC = 1, // 指定相關對象的強引用，非原子性
OBJC_ASSOCIATION_COPY_NONATOMIC = 3, // 指定相關的對象被複制，非原子性
OBJC_ASSOCIATION_RETAIN = 01401, // 指定相關對象的強引用，原子性
OBJC_ASSOCIATION_COPY = 01403 // 指定相關的對象被複制，原子性
};
複製代碼
- 得到屬性
objc_getAssociatedObject(id object, const void *key);
複製代碼
參數一：id object : 獲取哪一個對象裏面的關聯的屬性。 參數二：void * == id key : 什麼屬性，與**objc_setAssociatedObject**中的key相對應，即經過key值取出value。
此時已經成功給NSObject添加name屬性，而且NSObject對象能夠經過點語法爲屬性賦值。
NSObject *objc = [[NSObject alloc]init];
objc.name = @"xx_cc";
NSLog(@"%@",objc.name);
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六. RunTime字典轉模型
爲了方便之後重用，這裏經過給NSObject添加分類，聲明並實現使用RunTime字典轉模型的類方法。
+ (instancetype)modelWithDict:(NSDictionary *)dict
複製代碼
首先來看一下KVC字典轉模型和RunTime字典轉模型的區別
KVC：KVC字典轉模型實現原理是遍歷字典中全部Key，而後去模型中查找相對應的屬性名，要求屬性名與Key必須一一對應，字典中全部key必須在模型中存在。 RunTime：RunTime字典轉模型實現原理是遍歷模型中的全部屬性名，而後去字典查找相對應的Key，也就是以模型爲準，模型中有哪些屬性，就去字典中找那些屬性。
RunTime字典轉模型的優勢：當服務器返回的數據過多，而咱們只使用其中不多一部分時，沒有用的屬性就沒有必要定義成屬性浪費沒必要要的資源。只保存最有用的屬性便可。
RunTime字典轉模型過程 首先須要瞭解，屬性定義在類裏面，那麼類裏面就有一個屬性列表，屬性列表以數組的形式存在，根據屬性列表就能夠得到類裏面的全部屬性名，因此遍歷屬性列表，也就能夠遍歷模型中的全部屬性名。 因此RunTime字典轉模型過程就很清晰了。
- 建立模型對象
id objc = [[self alloc] init];
複製代碼
- 使用**
class_copyIvarList**方法拷貝成員屬性列表
unsigned int count = 0;
Ivar *ivarList = class_copyIvarList(self, &count);
複製代碼
參數一：__unsafe_unretained Class cls : 獲取哪一個類的成員屬性列表。這裏是self，由於誰調用分類中類方法，誰就是self。 參數二：unsigned int *outCount : 無符號int型指針，這裏建立unsigned int型count，&count就是他的地址，保證在方法中能夠拿到count的地址爲count賦值。傳出來的值爲成員屬性總數。 返回值：Ivar * : 返回的是一個Ivar類型的指針 。指針默認指向的是數組的第0個元素，指針+1會向高地址移動一個Ivar單位的字節，也就是指向第一個元素。Ivar表示成員屬性。 3. 遍歷成員屬性列表，得到屬性列表
for (int i = 0 ; i < count; i++) {
// 獲取成員屬性
Ivar ivar = ivarList[i];
}
複製代碼
- 使用**
ivar_getName(ivar)**得到成員屬性名，由於成員屬性名返回的是C語言字符串，將其轉化成OC字符串
NSString *propertyName = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getName(ivar)];
複製代碼
經過**ivar_getTypeEncoding(ivar)**也能夠得到成員屬性類型。 5. 由於得到的是成員屬性名，是帶_的成員屬性，因此須要將下劃線去掉，得到屬性名，也就是字典的key。
// 獲取key
NSString *key = [propertyName substringFromIndex:1];
複製代碼
- 獲取字典中key對應的Value。
// 獲取字典的value
id value = dict[key];
複製代碼
- 給模型屬性賦值，並將模型返回
if (value) {
// KVC賦值:不能傳空
[objc setValue:value forKey:key];
}
return objc;
複製代碼
至此已成功將字典轉爲模型。
七. RunTime字典轉模型的二級轉換
在開發過程當中常常用到模型嵌套，也就是模型中還有一個模型，這裏嘗試用RunTime進行模型的二級轉換，實現思路其實比較簡單清晰。
- 首先得到一級模型中的成員屬性的類型
// 成員屬性類型
NSString *propertyType = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getTypeEncoding(ivar)];
複製代碼
- 判斷當一級字典中的value是字典，而且一級模型中的成員屬性類型不是NSDictionary的時候才須要進行二級轉化。 首先value是字典才進行轉化是必須的，由於咱們一般將字典轉化爲模型，其次，成員屬性類型不是系統類，說明成員屬性是咱們自定義的類，也就是要轉化的二級模型。而當成員屬性類型就是NSDictionary的話就代表，咱們本就想讓成員屬性是一個字典，不須要進行模型的轉換。
id value = dict[key];
if ([value isKindOfClass:[NSDictionary class]] && ![propertyType containsString:@"NS"])
{
// 進行二級轉換。
}
複製代碼
- 獲取要轉換的模型類型，這裏須要對propertyType成員屬性類型作一些處理，由於propertyType返回給咱們成員屬性類型的是**
@\"Mode\"，咱們須要對他進行截取爲Mode**。這裏須要注意的是\只是轉義符，不佔位。
// @\"Mode\"去掉前面的@\" NSRange range = [propertyType rangeOfString:@"\""];
propertyType = [propertyType substringFromIndex:range.location + range.length];
// Mode\"去掉後面的\" range = [propertyType rangeOfString:@"\""];
propertyType = [propertyType substringToIndex:range.location];
複製代碼
- 獲取須要轉換類的類對象，將字符串轉化爲類名。
Class modelClass = NSClassFromString(propertyType);
複製代碼
- 判斷若是類名不爲空則調用分類的modelWithDict方法，傳value字典，進行二級模型轉換，返回二級模型在賦值給value。
if (modelClass) {
value = [modelClass modelWithDict:value];
}
複製代碼
這裏可能有些繞，從新理一下，咱們經過判斷value是字典而且須要進行二級轉換，而後將value字典轉化爲模型返回，並從新賦值給value，最後給一級模型中相對應的key賦值模型value便可完成二級字典對模型的轉換。
最後附上二級轉換的完整方法
+ (instancetype)modelWithDict:(NSDictionary *)dict{
// 1.建立對應類的對象
id objc = [[self alloc] init];
// count:成員屬性總數
unsigned int count = 0;
// 得到成員屬性列表和成員屬性數量
Ivar *ivarList = class_copyIvarList(self, &count);
for (int i = 0 ; i < count; i++) {
// 獲取成員屬性
Ivar ivar = ivarList[i];
// 獲取成員名
NSString *propertyName = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getName(ivar)];
// 獲取key
NSString *key = [propertyName substringFromIndex:1];
// 獲取字典的value key:屬性名 value:字典的值
id value = dict[key];
// 獲取成員屬性類型
NSString *propertyType = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getTypeEncoding(ivar)];
// 二級轉換
// value值是字典而且成員屬性的類型不是字典,才須要轉換成模型
if ([value isKindOfClass:[NSDictionary class]] && ![propertyType containsString:@"NS"]) {
// 進行二級轉換
// 獲取二級模型類型進行字符串截取，轉換爲類名
NSRange range = [propertyType rangeOfString:@"\""];
propertyType = [propertyType substringFromIndex:range.location + range.length];
range = [propertyType rangeOfString:@"\""];
propertyType = [propertyType substringToIndex:range.location];
// 獲取須要轉換類的類對象
Class modelClass = NSClassFromString(propertyType);
// 若是類名不爲空則進行二級轉換
if (modelClass) {
// 返回二級模型賦值給value
value = [modelClass modelWithDict:value];
}
}
if (value) {
// KVC賦值:不能傳空
[objc setValue:value forKey:key];
}
}
// 返回模型
return objc;
}
複製代碼
以上只是對RunTime淺顯的理解，足以應付iOS面試過程當中Runtime的一些問題。
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