runtime？虐我千百遍==、

最近在準備明年春招（實驗室是NLP方向。。。平時還得水一水競賽task，哎說多了都是淚） 對於runtime平時用的比較少，只遇到以下幾個狀況： 1，第三方庫的只給了.h文件，要實現方法的拓展（直接觀察，獲取方法列表，而後進行注入），後來發現沒有加密的靜態庫也能夠成功hook？好強大，不敢往下想了，微信自動搶紅包的插件？ 2，爲分類添加屬性 3，攔截系統的方法，添加計數等新功能等 可是面試面的真的好好好深啊！正好複習整理下，方便春招和之後查閱。

大神請自動掠過，小白是在爲小白服務，程序員時間寶貴，不如吃雞==

先上兩張圖幫助理解： runtime：主要用法（Jspatch請忽略，各位儘管Patch。。能經過算個人。。哈哈哈，圖比較老了）

元類-父類以及實體的關係圖：

##runtime是什麼 runtime是屬於OC的底層，是一套比較底層的純C語言API, 屬於1個C語言庫, 包含了不少底層的C語言API，能夠進行一些很是底層的操做(用OC是沒法現實的, 很差實現)。 在咱們平時編寫的OC代碼中, 程序運行過程時, 其實最終都是轉成了runtime的C語言代碼, runtime算是OC的幕後工做者。 runtime中的C語言指針不用的時候須要free()掉，ARC對C語言指針沒有辦法，只能經過free()方法。

##頭文件:

<objc/runtime.h>
<objc/message.h> 
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必備常識:

//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 *` */
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[target doSomething];
會被轉化成
objc_msgSend(target, @selector(doSomething));
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Runtime的主要用法：

在OOP術語中，消息傳遞是指一種在對象之間發送和接收消息的通訊模式。 在Objective-C中，消息傳遞用於在調用類和類實例的方法，即接收者接收須要執行的消息。

1）消息機制，須要#import <objc/message.h>

執行實質：

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。

若是是實例方法: 1,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.以此類推，若是一直到根類還沒找到，轉向攔截調用。若是沒有重寫攔截調用的方法，拋出異常程序報錯。

使用案例:

// 經過類名獲取類
//注意Class實際上也是對象，因此一樣可以接受消息，向Class發送alloc消息
//報錯的話，須要修改Build Setting--> Apple LLVM 6.0 - Preprocessing--> Enable Strict Checking of objc_msgSend Calls  改成 NO
Student *student = [[Student alloc]init];
objc_msgSend(student,@selector(eat));
objc_msgSend(student, @selector(say:),@"這是一句要說的話！");
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2）獲取對象的全部屬性，方法，成員變量，和遵循的協議(方法比較雞肋)和添加屬性、方法（第4點）等

ivar表示成員變量 class_addIvar class_addMethod class_addProperty class_addProtocol class_replaceProperty

unsigned int count;
    //獲取student類的屬性列表
    objc_property_t *propertyList = class_copyPropertyList([student class], &count);
    for (unsigned int i=0; i<count; i++) {
        const char *propertyName = property_getName(propertyList[i]);
        NSLog(@"property---->%@", [NSString stringWithUTF8String:propertyName]);
    }
    free(propertyList);
    //獲取本類的方法列表
    Method *methodList = class_copyMethodList([self class], &count);
    for (unsigned int i= 0; i<count; i++) {
        Method method = methodList[i];
        NSLog(@"method---->%@", NSStringFromSelector(method_getName(method)));
    }
    free(methodList);
    //獲取成員變量列表
    Ivar *ivarList = class_copyIvarList([student class], &count);
    for (unsigned int i= 0; i<count; i++) {
        Ivar myIvar = ivarList[i];
        const char *ivarName = ivar_getName(myIvar);
        NSLog(@"Ivar---->%@", [NSString stringWithUTF8String:ivarName]);
    }
    free(ivarList);
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3）方法交換 Method Swizzling(適用場景：

已知類MyClass具備私有方法methodA；要求如何在不改變MyClass源碼的基礎上擴展methodA方法，使其在執行methodA方法的時候具備新增功能methodB或者 攔截方法調用（Swizzle 黑魔法）,也能夠說成進行替換) 好比：跟蹤程序每一個ViewController展現給用戶的次數，能夠經過Method Swizzling替換ViewDidAppear初始方法。 建立一個UIViewController的分類，重寫自定義的ViewDidAppear方法，並在其+load方法中實現ViewDidAppear方法的交換。

實現：藉助Runtime的Method Swizzling（方法替換）以及Associated Object（關聯對象）

Objective-C 提供了一下API用於動態替換類方法或者實例方法的實現：

class_replaceMethod 替換類方法的定義 method_exchangeImplementations 交換兩個方法的實現（具體使用案例以下） method_setImplementation 設置一個方法的實現 注：class_replaceMethod 試圖替換一個不存在的方法時候，會調用class_addMethod爲該類增長一個新方法

替換Student類的方法eat和say爲： 在Student+MyCategory分類中：

//替換方法, 必須在initialize方法中使用
+(void)initialize{
    Method eatMethod = class_getInstanceMethod([self class], @selector(eat));
    Method newEatMethod =class_getInstanceMethod([self class],@selector(newEat));
//SEL是方法的索引，IMP是真正的函數地址，所以替換函數，只要將SEL索引互換便可達到效果
    method_exchangeImplementations(eatMethod, newEatMethod);
    
    Method sayMethod = class_getInstanceMethod([self class], @selector(say:));
    Method newSayMethod =class_getInstanceMethod([self class],@selector(newSay));
    method_exchangeImplementations(sayMethod, newSayMethod);
}
-(void)newEat{
    NSLog(@"NewEat");
}
-(void)newSay{
    NSLog(@"NewSay");
}
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4)動態添加方法和屬性（這個就是Category添加屬性的實現本質了）:

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。

#pragma mark-運行時添加方法
//c語言方法
void runAddMethod(id self, SEL _cmd, NSString *string){
    NSLog(@"add C IMP %@", string);
}

//OC方法
-(void)runAddMethod2{
    NSLog(@"add OC IMP");
}

#pragma mark-動態添加方法
-(void)runTimeAddMethod{
    class_addMethod([self class], @selector(runAddMethod:), (IMP)runAddMethod, nil);
    
    IMP imp = [self methodForSelector:@selector(runAddMethod2)];
    class_addMethod([self class], @selector(runAddMethod2), imp, nil);
    
    objc_msgSend(self, @selector(runAddMethod:),@"this is a func add at runtime");
    objc_msgSend(self, @selector(runAddMethod2));
}

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添加屬性：(嚴格來講爲分類添加屬性必需要寫setter和getter方法，不寫的話程序內部只能經過runtime進行讀取了)

static char targetKey;
static char actionNameKey;
static char parmatersKey;

-(void)addTarget:(id)target action:(SEL)action paramters:(id)paramters{
    //添加屬性
    self.target = target;
    self.actionName = NSStringFromSelector(action);
    self.parameter = paramters;
}

-(void)setTarget:(id)target{
    objc_setAssociatedObject(self, &targetKey, target, OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC);
}

-(id)target{
    return objc_getAssociatedObject(self, &targetKey);
}

-(void)setActionName:(NSString *)actionName{
    objc_setAssociatedObject(self,&actionNameKey,actionName, OBJC_ASSOCIATION_COPY);
}

-(NSString *)actionName{
    return objc_getAssociatedObject(self, &actionNameKey);
}

-(void)setParameter:(id)parameter{
    objc_setAssociatedObject(self, &parmatersKey, parameter, OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC);
}

-(id)parameter{
    return objc_getAssociatedObject(self, &parmatersKey);
}
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5）實現NSCoding的自動歸檔和自動解檔

不用對每一個屬性edcode和decode了,若是幾十個屬性一個個的encode和decode真的很麻煩啊,使用運行時能夠遍歷出每一個對象的屬性,數組的方式遍歷eccode,decode 如：

原來歸檔，就比較苦逼了，體力活兒。

6）消息轉發：

若是你給一個對象發送他未定義的消息時，系統會拋出一個錯誤，但在錯誤拋出以前，運行時會給改對象發送forwardInvocation:消息，同時傳遞一個NSInvocation對象做爲該消息的參數，NSInvocation對象包封裝原始消息和對應的參數。你能夠實現forwardInvocation:方法來對不能處理的消息作一些默認的處理，以免程序崩潰，但正如該函數的名字同樣，這個函數主要是用來將消息轉發給其它對象。每個對象都從NSObject類繼承了forwardInvocation:方法，但在NSObject中，該方法只是簡單的調用doesNotRecognizeSelector:，經過重寫該方法你就能夠利用forwardInvocation:將消息轉發給其它對象。

爲了轉發一個消息，forwardInvocation:須要作的事：

• 肯定消息該往哪發
• 同時發送對應的原始參數
• 消息能夠經過invokeWithTarget:方法發送：

forwardInvocation:方法能夠做爲沒法認識的消息的分發中心，將它們打包發給不一樣的接受者，或者做爲一箇中轉站將全部消息發往同一個目的地。它能夠將一個消息轉換成另外的一個消息，或者只是單純的把消息「吞下」，不對外響應和拋出錯誤，forwardInvocation:作什麼取決於實現者。