[轉]OC實用的runtime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，而且最後兩個demo也是MJExtension的實現原理，面試的時候也能夠多扯點。
另外runtime的知識還有不少,本文DEMO

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

.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（上邊已講到）；
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。

下面我經過demo 我一個個來說解

1、交換兩個方法的實現，攔截系統自帶的方法調用功能

須要用到的方法 <objc/runtime.h>

• 得到某個類的類方法

  Method class_getClassMethod(Class cls , SEL name)

• 得到某個類的實例對象方法

  Method class_getInstanceMethod(Class cls , SEL name)

• 交換兩個方法的實現

  void method_exchangeImplementations(Method m1 , Method m2)

案例1：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)run { NSLog(@"跑"); } + (void)study { NSLog(@"學習"); }

控制器中調用，則先打印跑，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];

案例2：攔截系統方法

需求：好比iOS6 升級 iOS7 後須要版本適配，根據不一樣系統使用不一樣樣式圖片（擬物化和扁平化），如何經過不去手動一個個修改每一個UIImage的imageNamed：方法就能夠實現爲該方法中加入版本判斷語句？

步驟：
一、爲UIImage建一個分類（UIImage+Category）
二、在分類中實現一個自定義方法，方法中寫要在系統方法中加入的語句，好比版本判斷

+ (UIImage *)xh_imageNamed:(NSString *)name { double version = [[UIDevice currentDevice].systemVersion doubleValue]; if (version >= 7.0) { // 若是系統版本是7.0以上，使用另一套文件名結尾是‘_os7’的扁平化圖片 name = [name stringByAppendingString:@"_os7"]; } return [UIImage xh_imageNamed:name]; }

三、分類中重寫UIImage的load方法，實現方法的交換（只要能讓其執行一次方法交換語句，load再合適不過了）

+ (void)load { // 獲取兩個類的類方法 Method m1 = class_getClassMethod([UIImage class], @selector(imageNamed:)); Method m2 = class_getClassMethod([UIImage class], @selector(xh_imageNamed:)); // 開始交換方法實現 method_exchangeImplementations(m1, m2); }

注意：自定義方法中最後必定要再調用一下系統的方法，讓其有加載圖片的功能，可是因爲方法交換，系統的方法名已經變成了咱們自定義的方法名（有點繞，就是用咱們的名字能調用系統的方法，用系統的名字能調用咱們的方法），這就實現了系統方法的攔截！

利用以上思路，咱們還能夠給 NSObject 添加分類，統計建立了多少個對象，給控制器添加分類，統計有建立了多少個控制器，特別是公司需求總變的時候，在一些原有控件或模塊上添加一個功能，建議使用該方法！

2、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。

須要用到的方法 <objc/runtime.h>

• 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）

  void objc_setAssociatedObject(id object , const void *key ,id value ,objc_AssociationPolicy policy)

• 利用參數key 將對象object中存儲的對應值取出來

  id objc_getAssociatedObject(id object , const void *key)

步驟：
一、建立一個分類，好比給任何一個對象都添加一個name屬性，就是NSObject添加分類（NSObject+Category）
二、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;

三、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); }

3、得到一個類的全部成員變量

最典型的用法就是一個對象在歸檔和解檔的 encodeWithCoder和initWithCoder:方法中須要該對象全部的屬性進行decodeObjectForKey: 和 encodeObject:，經過runtime咱們聲明中不管寫多少個屬性，都不須要再修改實現中的代碼了。

須要用到的方法 <objc/runtime.h>

• 得到某個類的全部成員變量（outCount 會返回成員變量的總數）
  參數：
  一、哪一個類
  二、放一個接收值的地址，用來存放屬性的個數
  三、返回值：存放全部獲取到的屬性，經過下面兩個方法能夠調出名字和類型

  Ivar *class_copyIvarList(Class cls , unsigned int *outCount)

• 得到成員變量的名字

  const char *ivar_getName(Ivar v)

• 得到成員變量的類型

  const char *ivar_getTypeEndcoding(Ivar v)

案例1：獲取Person類中全部成員變量的名字和類型

unsigned int outCount = 0; Ivar *ivars = class_copyIvarList([Person class], &outCount); // 遍歷全部成員變量 for (int i = 0; i < outCount; i++) { // 取出i位置對應的成員變量 Ivar ivar = ivars[i]; const char *name = ivar_getName(ivar); const char *type = ivar_getTypeEncoding(ivar); NSLog(@"成員變量名：%s 成員變量類型：%s",name,type); } // 注意釋放內存！ free(ivars);

案例2：利用runtime 獲取全部屬性來重寫歸檔解檔方法

// 設置不須要歸解檔的屬性 - (NSArray *)ignoredNames { return @[@"_aaa",@"_bbb",@"_ccc"]; } // 解檔方法 - (instancetype)initWithCoder:(NSCoder *)aDecoder { if (self = [super initWithCoder:aDecoder]) { // 獲取全部成員變量 unsigned int outCount = 0; Ivar *ivars = class_copyIvarList([self class], &outCount); for (int i = 0; i < outCount; i++) { Ivar ivar = ivars[i]; // 將每一個成員變量名轉換爲NSString對象類型 NSString *key = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getName(ivar)]; // 忽略不須要解檔的屬性 if ([[self ignoredNames] containsObject:key]) { continue; } // 根據變量名解檔取值，不管是什麼類型 id value = [aDecoder decodeObjectForKey:key]; // 取出的值再設置給屬性 [self setValue:value forKey:key]; // 這兩步就至關於之前的 self.age = [aDecoder decodeObjectForKey:@"_age"]; } free(ivars); } return self; } // 歸檔調用方法 - (void)encodeWithCoder:(NSCoder *)aCoder { // 獲取全部成員變量 unsigned int outCount = 0; Ivar *ivars = class_copyIvarList([self class], &outCount); for (int i = 0; i < outCount; i++) { Ivar ivar = ivars[i]; // 將每一個成員變量名轉換爲NSString對象類型 NSString *key = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getName(ivar)]; // 忽略不須要歸檔的屬性 if ([[self ignoredNames] containsObject:key]) { continue; } // 經過成員變量名，取出成員變量的值 id value = [self valueForKeyPath:key]; // 再將值歸檔 [aCoder encodeObject:value forKey:key]; // 這兩步就至關於 [aCoder encodeObject:@(self.age) forKey:@"_age"]; } free(ivars); }

依據上面的原理咱們就能夠給NSObject作一個分類，讓咱們不須要每次都寫這麼一長串代碼，只要實現一小段代碼就可讓一個對象具備歸解檔的能力。

注意，下面的代碼我換了一個方法名（否則會覆蓋系統原來的方法！），加了一個忽略屬性方法是否被實現的判斷，並加上了對父類屬性的歸解檔循環。

NSObject+Extension.h

#import <Foundation/Foundation.h> @interface NSObject (Extension) - (NSArray *)ignoredNames; - (void)encode:(NSCoder *)aCoder; - (void)decode:(NSCoder *)aDecoder; @end

NSObject+Extension.m

#import "NSObject+Extension.h" #import <objc/runtime.h> @implementation NSObject (Extension) - (void)decode:(NSCoder *)aDecoder { // 一層層父類往上查找，對父類的屬性執行歸解檔方法 Class c = self.class; while (c &&c != [NSObject class]) { unsigned int outCount = 0; Ivar *ivars = class_copyIvarList(c, &outCount); for (int i = 0; i < outCount; i++) { Ivar ivar = ivars[i]; NSString *key = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getName(ivar)]; // 若是有實現該方法再去調用 if ([self respondsToSelector:@selector(ignoredNames)]) { if ([[self ignoredNames] containsObject:key]) continue; } id value = [aDecoder decodeObjectForKey:key]; [self setValue:value forKey:key]; } free(ivars); c = [c superclass]; } } - (void)encode:(NSCoder *)aCoder { // 一層層父類往上查找，對父類的屬性執行歸解檔方法 Class c = self.class; while (c &&c != [NSObject class]) { unsigned int outCount = 0; Ivar *ivars = class_copyIvarList([self class], &outCount); for (int i = 0; i < outCount; i++) { Ivar ivar = ivars[i]; NSString *key = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getName(ivar)]; // 若是有實現該方法再去調用 if ([self respondsToSelector:@selector(ignoredNames)]) { if ([[self ignoredNames] containsObject:key]) continue; } id value = [self valueForKeyPath:key]; [aCoder encodeObject:value forKey:key]; } free(ivars); c = [c superclass]; } } @end

上面分類使用方法：在須要歸解檔的對象中實現下面方法便可：

// 設置須要忽略的屬性 - (NSArray *)ignoredNames { return @[@"bone"]; } // 在系統方法內來調用咱們的方法 - (instancetype)initWithCoder:(NSCoder *)aDecoder { if (self = [super init]) { [self decode:aDecoder]; } return self; } - (void)encodeWithCoder:(NSCoder *)aCoder { [self encode:aCoder]; }

這樣看來，咱們每次又要寫一樣的代碼，咱們能夠將歸解檔兩個方法封裝爲宏，在須要的地方一句宏搞定，若是有不須要歸解檔的屬性就實現ignoredNames 方法，具體能夠看個人demo，這個也是MJExtension中那個一句宏就能夠解決歸解檔的實現原理。

案例3：利用runtime 獲取全部屬性來進行字典轉模型

以往咱們都是利用KVC進行字典轉模型，可是它仍是有必定的侷限性，例如：模型屬性和鍵值對對應不上會crash（雖然能夠重寫setValue:forUndefinedKey:方法防止報錯），模型屬性是一個對象或者數組時很差處理等問題，因此不管是效率仍是功能上，利用runtime進行字典轉模型都是比較好的選擇。

字典轉模型咱們須要考慮三種特殊狀況：
1.當字典的key和模型的屬性匹配不上
2.模型中嵌套模型（模型屬性是另一個模型對象）
3.數組中裝着模型（模型的屬性是一個數組，數組中是一個個模型對象）

根據上面的三種特殊狀況，咱們一個個處理，先是字典的key和模型的屬性不對應的狀況。
不對應有兩種，一種是字典的鍵值大於模型屬性數量，這時候咱們不須要任何處理，由於runtime是先遍歷模型全部屬性，再去字典中根據屬性名找對應值進行賦值，多餘的鍵值對也固然不會去看了；另一種是模型屬性數量大於字典的鍵值對，這時候因爲屬性沒有對應值會被賦值爲nil，就會致使crash，咱們只需加一個判斷便可，JSON數據和sample以下：

JSON數據

- (void)setDict:(NSDictionary *)dict { Class c = self.class; while (c &&c != [NSObject class]) { unsigned int outCount = 0; Ivar *ivars = class_copyIvarList(c, &outCount); for (int i = 0; i < outCount; i++) { Ivar ivar = ivars[i]; NSString *key = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getName(ivar)]; // 成員變量名轉爲屬性名（去掉下劃線 _ ） key = [key substringFromIndex:1]; // 取出字典的值 id value = dict[key]; // 若是模型屬性數量大於字典鍵值對數理，模型屬性會被賦值爲nil而報錯 if (value == nil) continue; // 將字典中的值設置到模型上 [self setValue:value forKeyPath:key]; } free(ivars); c = [c superclass]; } }

第二種狀況是模型的屬性是另一個模型對象

JSON數據

這時候咱們就須要利用runtime的ivar_getTypeEncoding 方法獲取模型對象類型，對該模型對象類型再進行字典轉模型，也就是進行遞歸，須要注意的是咱們要排除系統的對象類型，例如NSString，下面的方法中我添加了一個類方法方便遞歸。

打印能夠看到各屬性類型

#import "NSObject+JSONExtension.h" #import <objc/runtime.h> @implementation NSObject (JSONExtension) - (void)setDict:(NSDictionary *)dict { Class c = self.class; while (c &&c != [NSObject class]) { unsigned int outCount = 0; Ivar *ivars = class_copyIvarList(c, &outCount); for (int i = 0; i < outCount; i++) { Ivar ivar = ivars[i]; NSString *key = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getName(ivar)]; // 成員變量名轉爲屬性名（去掉下劃線 _ ） key = [key substringFromIndex:1]; // 取出字典的值 id value = dict[key]; // 若是模型屬性數量大於字典鍵值對數理，模型屬性會被賦值爲nil而報錯 if (value == nil) continue; // 得到成員變量的類型 NSString *type = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getTypeEncoding(ivar)]; // 若是屬性是對象類型 NSRange range = [type rangeOfString:@"@"]; if (range.location != NSNotFound) { // 那麼截取對象的名字（好比@"Dog"，截取爲Dog） type = [type substringWithRange:NSMakeRange(2, type.length - 3)]; // 排除系統的對象類型 if (![type hasPrefix:@"NS"]) { // 將對象名轉換爲對象的類型，將新的對象字典轉模型（遞歸） Class class = NSClassFromString(type); value = [class objectWithDict:value]; } } // 將字典中的值設置到模型上 [self setValue:value forKeyPath:key]; } free(ivars); c = [c superclass]; } } + (instancetype )objectWithDict:(NSDictionary *)dict { NSObject *obj = [[self alloc]init]; [obj setDict:dict]; return obj; }

第三種狀況是模型的屬性是一個數組，數組中是一個個模型對象，例以下面的數據我就能夠經過books[0].name獲取到C語言程序設計

JSON數據

咱們既然能獲取到屬性類型，那就能夠攔截到模型的那個數組屬性，進而對數組中每一個模型遍歷並字典轉模型，可是咱們不知道數組中的模型都是什麼類型，咱們能夠聲明一個方法，該方法目的不是讓其調用，而是讓其實現並返回模型的類型。
這塊語言可能解釋不太清楚，能夠參考個人demo，直接運行便可。

NSObject+JSONExtension.h

// 返回數組中都是什麼類型的模型對象 - (NSString *)arrayObjectClass ;

NSObject+JSONExtension.m

#import "NSObject+JSONExtension.h" #import <objc/runtime.h> @implementation NSObject (JSONExtension) - (void)setDict:(NSDictionary *)dict { Class c = self.class; while (c &&c != [NSObject class]) { unsigned int outCount = 0; Ivar *ivars = class_copyIvarList(c, &outCount); for (int i = 0; i < outCount; i++) { Ivar ivar = ivars[i]; NSString *key = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getName(ivar)]; // 成員變量名轉爲屬性名（去掉下劃線 _ ） key = [key substringFromIndex:1]; // 取出字典的值 id value = dict[key]; // 若是模型屬性數量大於字典鍵值對數理，模型屬性會被賦值爲nil而報錯 if (value == nil) continue; // 得到成員變量的類型 NSString *type = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getTypeEncoding(ivar)]; // 若是屬性是對象類型 NSRange range = [type rangeOfString:@"@"]; if (range.location != NSNotFound) { // 那麼截取對象的名字（好比@"Dog"，截取爲Dog） type = [type substringWithRange:NSMakeRange(2, type.length - 3)]; // 排除系統的對象類型 if (![type hasPrefix:@"NS"]) { // 將對象名轉換爲對象的類型，將新的對象字典轉模型（遞歸） Class class = NSClassFromString(type); value = [class objectWithDict:value]; }else if ([type isEqualToString:@"NSArray"]) { // 若是是數組類型，將數組中的每一個模型進行字典轉模型，先建立一個臨時數組存放模型 NSArray *array = (NSArray *)value; NSMutableArray *mArray = [NSMutableArray array]; // 獲取到每一個模型的類型 id class ; if ([self respondsToSelector:@selector(arrayObjectClass)]) { NSString *classStr = [self arrayObjectClass]; class = NSClassFromString(classStr); } // 將數組中的全部模型進行字典轉模型 for (int i = 0; i < array.count; i++) { [mArray addObject:[class objectWithDict:value[i]]]; } value = mArray; } } // 將字典中的值設置到模型上 [self setValue:value forKeyPath:key]; } free(ivars); c = [c superclass]; } } + (instancetype )objectWithDict:(NSDictionary *)dict { NSObject *obj = [[self alloc]init]; [obj setDict:dict]; return obj; } @end