iOS開發筆記之Runtime實用總結

前言

runtime的資料網上有不少了，部分有些晦澀難懂，我經過本身的學習方法總結一遍，主要講一些經常使用的方法功能，以實用爲主，我以爲用到印象纔是最深入的。
另外runtime的知識還有不少，想要了解更多能夠一些翻譯的官方文檔（有點枯燥）

 

什麼是runtime？

runtime 是 OC底層的一套C語言的API（引入 <objc/runtime.h> 或<objc/message.h>），編譯器最終都會將OC代碼轉化爲運行時代碼，經過終端命令編譯.m 文件：clang -rewrite-objc xxx.m能夠看到編譯後的xxx.cpp（C++文件）。
好比咱們建立了一個對象 [[NSObject alloc]init]，最終被轉換爲幾萬行代碼，截取最關鍵的一句能夠看到底層是經過runtime建立的對象，OC中一切都被設計成了對象，咱們都知道一個類被初始化成一個實例，這個實例是一個對象。實際上一個類本質上也是一個對象，在runtime中用結構體表示。以下：

//類在runtime中的表示
struct objc_class {
    Class isa;//指針，顧名思義，表示是一個什麼，
    //實例的isa指向類對象，類對象的isa指向元類

#if !__OBJC2__
    Class super_class;  //指向父類
    const char *name;  //類名
    long version;
    long info;
    long instance_size
    struct objc_ivar_list *ivars //成員變量列表
    struct objc_method_list **methodLists; //方法列表
    struct objc_cache *cache;//緩存
    //一種優化，調用過的方法存入緩存列表，下次調用先找緩存
    struct objc_protocol_list *protocols //協議列表
    #endif
} OBJC2_UNAVAILABLE;
/* Use `Class` instead of `struct objc_class *` */

 

.cpp 文件
刪除掉一些強制轉換語句，能夠看到調用方法本質就是發消息，[[NSObject alloc]init]語句發了兩次消息，第一次發了alloc 消息，第二次發送init 消息。利用這個功能咱們能夠探究底層，好比block的實現原理。
須要注意的是，使用objc_msgSend() sel_registerName()方法須要導入頭文件<objc/message.h>

 

消息機制

另外利用runtime 能夠作一些OC不容易實現的功能

動態交換兩個方法的實現（特別是交換系統自帶的方法）
動態添加對象的成員變量和成員方法
得到某個類的全部成員方法、全部成員變量

如何應用運行時？
1.將某些OC代碼轉爲運行時代碼，探究底層，好比block的實現原理；
2.攔截系統自帶的方法調用（Swizzle 黑魔法），好比攔截imageNamed:、viewDidLoad、alloc；
3.實現分類也能夠增長屬性；
4.實現NSCoding的自動歸檔和自動解檔；
5.實現字典和模型的自動轉換。

方法簡單的交換

建立一個Person類，類中實現如下兩個類方法，並在.h 文件中聲明

+ (void)eat{
    NSLog(@"吃");
}

+ (void)study {
    NSLog(@"學習");
}

控制器中調用，則先打印吃，後打印學習

[Person run];
[Person study];

下面經過runtime 實現方法交換，類方法用class_getClassMethod ，對象方法用class_getInstanceMethod

// 獲取兩個類的類方法
Method m1 = class_getClassMethod([Person class], @selector(run));
Method m2 = class_getClassMethod([Person class], @selector(study));
// 開始交換方法實現
method_exchangeImplementations(m1, m2);
// 交換後，先打印學習，再打印跑！
[Person run];
[Person study];

能夠看到輸出的是2個交換過的信息

 

獲取列表

有時候會有這樣的需求，咱們須要知道當前類中每一個屬性的名字（好比字典轉模型，字典的Key和模型對象的屬性名字不匹配）。
咱們能夠經過runtime的一系列方法獲取類的一些信息（包括屬性列表，方法列表，成員變量列表，和遵循的協議列表）。

 unsigned int count;
    //獲取屬性列表
    objc_property_t *propertyList = class_copyPropertyList([self class], &count);
    for (unsigned int i=0; i<count; i++) {
        const char *propertyName = property_getName(propertyList[i]);
        NSLog(@"property---->%@", [NSString stringWithUTF8String:propertyName]);
    }

    //獲取方法列表
    Method *methodList = class_copyMethodList([self class], &count);
    for (unsigned int i; i<count; i++) {
        Method method = methodList[i];
        NSLog(@"method---->%@", NSStringFromSelector(method_getName(method)));
    }

    //獲取成員變量列表
    Ivar *ivarList = class_copyIvarList([self class], &count);
    for (unsigned int i; i<count; i++) {
        Ivar myIvar = ivarList[i];
        const char *ivarName = ivar_getName(myIvar);
        NSLog(@"Ivar---->%@", [NSString stringWithUTF8String:ivarName]);
    }

    //獲取協議列表
    __unsafe_unretained Protocol **protocolList = class_copyProtocolList([self class], &count);
    for (unsigned int i; i<count; i++) {
        Protocol *myProtocal = protocolList[i];
        const char *protocolName = protocol_getName(myProtocal);
        NSLog(@"protocol---->%@", [NSString stringWithUTF8String:protocolName]);
    }

在Xcode上看下輸出吧，須要給你當前的類寫幾個屬性，成員變量，方法和協議，否則獲取的列表是沒有東西的。

 

方法調用

讓咱們看一下方法調用在運行時的過程吧

若是用實例對象調用實例方法，會到實例的isa指針指向的對象（也就是類對象）操做。
若是調用的是類方法，就會到類對象的isa指針指向的對象（也就是元類對象）中操做。

1. 首先，在相應操做的對象中的緩存方法列表中找調用的方法，若是找到，轉向相應實現並執行。
2. 若是沒找到，在相應操做的對象中的方法列表中找調用的方法，若是找到，轉向相應實現執行
3. 若是沒找到，去父類指針所指向的對象中執行1，2.
4. 以此類推，若是一直到根類還沒找到，轉向攔截調用。
5. 若是沒有重寫攔截調用的方法，程序報錯。

以上的過程給我帶來的啓發：

• 重寫父類的方法，並無覆蓋掉父類的方法，只是在當前類對象中找到了這個方法後就不會再去父類中找了。
• 若是想調用已經重寫過的方法的父類的實現，只需使用super這個編譯器標識，它會在運行時跳過在當前的類對象中尋找方法的過程。

 

攔截調用

在方法調用中說到了，若是沒有找到方法就會轉向攔截調用。
那麼什麼是攔截調用呢。
攔截調用就是，在找不到調用的方法程序崩潰以前，你有機會經過重寫NSObject的四個方法來處理。

+ (BOOL)resolveClassMethod:(SEL)sel;
+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel;
//後兩個方法須要轉發到其餘的類處理
- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector;
- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation;

• 第一個方法是當你調用一個不存在的類方法的時候，會調用這個方法，默認返回NO，你能夠加上本身的處理而後返回YES。
• 第二個方法和第一個方法類似，只不過處理的是實例方法。
• 第三個方法是將你調用的不存在的方法重定向到一個其餘聲明瞭這個方法的類，只須要你返回一個有這個方法的target。
• 第四個方法是將你調用的不存在的方法打包成NSInvocation傳給你。作完你本身的處理後，調用invokeWithTarget:方法讓某個target觸發這個方法。

動態添加方法

重寫了攔截調用的方法而且返回了YES，咱們要怎麼處理呢？
有一個辦法是根據傳進來的SEL類型的selector動態添加一個方法。

首先從外部隱式調用一個不存在的方法：

/隱式調用方法
[target performSelector:@selector(resolveAdd:) withObject:@"111"];

 

而後，在target對象內部重寫攔截調用的方法，動態添加方法。

void runAddMethod(id self, SEL _cmd, NSString *string){
    NSLog(@"add C IMP ", string);
}
+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel{

    //給本類動態添加一個方法
    if ([NSStringFromSelector(sel) isEqualToString:@"resolveAdd:"]) {
        class_addMethod(self, sel, (IMP)runAddMethod, "v@:*");
    }
    return YES;
}

其中class_addMethod的四個參數分別是：

Class cls 給哪一個類添加方法，本例中是self
SEL name  添加的方法，本例中是重寫的攔截調用傳進來的selector。
IMP imp  方法的實現，C方法的方法實現能夠直接得到。若是是OC方法，能夠用+ (IMP)instanceMethodForSelector:(SEL)aSelector;得到方法的實現。
"v@:*"   方法的簽名，表明有一個參數的方法。

　　

在分類中設置屬性，給任何一個對象設置屬性

衆所周知，分類中是沒法設置屬性的，若是在分類的聲明中寫@property 只能爲其生成get 和 set 方法的聲明，但沒法生成成員變量，就是雖然點語法能調用出來，但程序執行後會crash，有人會想到使用全局變量呢？好比這樣：

int _age;

- (int )age {
    return _age;
}

- (void)setAge:(int)age {
    _age = age;
}

可是全局變量程序整個執行過程當中內存中只有一份，咱們建立多個對象修改其屬性值都會修改同一個變量，這樣就沒法保證像屬性同樣每一個對象都擁有其本身的屬性值。這時咱們就須要藉助runtime爲分類增長屬性的功能了。

set方法，將值value 跟對象object 關聯起來（將值value 存儲到對象object 中）

參數 object：給哪一個對象設置屬性
參數 key：   一個屬性對應一個Key，未來能夠經過key取出這個存儲的值，key 能夠是任何類型：double、int 等，建議用char 能夠節省字節
參數 value： 給屬性設置的值
參數 policy：存儲策略 （assign 、copy 、 retain就是strong）

  關聯策略有如下幾種：

enum {
    OBJC_ASSOCIATION_ASSIGN = 0,
    OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC = 1, 
    OBJC_ASSOCIATION_COPY_NONATOMIC = 3,
    OBJC_ASSOCIATION_RETAIN = 01401,
    OBJC_ASSOCIATION_COPY = 01403 
};

 

 

   關聯步驟：先在.h 中@property 聲明出get 和 set 方法，方便點語法調用;

@property(nonatomic,copy)NSString *name;

  在.m 中重寫set 和 get 方法，內部利用runtime 給屬性賦值和取值

char nameKey;

- (void)setName:(NSString *)name {
    // 將某個值跟某個對象關聯起來，將某個值存儲到某個對象中
    objc_setAssociatedObject(self, &nameKey, name, OBJC_ASSOCIATION_COPY_NONATOMIC);
}

- (NSString *)name {
    return objc_getAssociatedObject(self, &nameKey);
}