runtime--小白看過來

時間 2019-11-16

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RunTime 概述

RunTime消息機制

RunTime交換方法

RunTime消息轉發

RunTime關聯對象

RunTime實現字典與模型互轉

1.RunTime 概述ios

咱們在面試的時候，常常都會被問到這麼個問題：爲何說OC是一門動態的語言？？？其實也就是想知道你對runtime的瞭解程度。c++

•Objc是一門動態語言，因此它老是想辦法把一些決定工做從編譯鏈接推遲到運行時。也就是說只有編譯器是不夠的，還須要一個運行時系統 (runtime system) 來執行編譯後的代碼。這就是 Objective-C Runtime 系統存在的意義，它是整個Objc運行框架的一塊基石。

•RunTime簡稱運行時。OC就是運行時機制，其中最主要的是消息機制。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。對於OC的函數，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。

•Runtime基本是用C和彙編寫的，而且它是開源代碼，由蘋果和GNU各自維護一個開源的runtime版本，這兩個版本之間都在努力的保持一致。

•使用運行時，須要導入頭文件 #import <objc/runtime.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，不然主動調objc_msgSend函數會報錯。

2.RunTime消息機制git

1.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。eg:github

當咱們實例化這個對象時：MyClass *object = [[MyClass alloc] init]; 就會調這個實例化方法：[object showUserName]；面試

咱們大概來看一下它的底層實現：json

•在編譯階段，[object showUserName] 會被編譯器轉化爲: objc_msgSend(object, "showUserName")，至關於一種「發消息」的行爲。

• 在運行階段，執行到上述的objc_msgSend這個函數時，函數內部會到object對應的內存地址，尋找showUserName這個方法的地址並執行。若是找不到，就會拋一個「unknown selector sent to instance」的異常。

證實過程：數組

在終端用命令打開此類文件所在的文件夾，繼續寫入命令：clang -rewrite-objc MyClass.m（把oc代碼轉寫成xcode

c/c++代碼，咱們經常使用它來窺探OC的底層實現），不一會在原來的同一目錄下會多出一個 MyClass.cpp 文件app

雙擊打開，能夠看到 init 方法已經被編譯器轉化爲下面這樣：

objc_msgSend 函數被定義在 objc/message.h 目錄下，其函數原型是：

OBJC_EXPORT void objc_msgSend(void /* id self, SEL op, ... */ )

該函數有兩個參數，一個 id 類型（消息接收對象），一個 SEL 類型（方法的selector）。

@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（有歧義。。。），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。

歧義解釋：- (void)go {} + (void)go {} 這兩個方法能夠共存（咱們知道，這兩個方法的名字都是go）。

我我的的理解是：當咱們向一個對象或一個類發送消息時，runtime都會根據方法名去這個對象所屬的這個類的方法列表中查找方法，而方法列表的外層應該是一個字典，根據所傳的接收消息對象不一樣，查找的方法列表也不一樣。

objc_msgSend([MyClass class], @selector(go));

objc_msgSend([[MyClass alloc] init], @selector(go));

Id ：是一個結構體指針類型，它能夠指向 Objective-C 中的任何對象。

Class vclass = NSClassFromString(@"ViewController");

id vc = [[vclass alloc] init];

objc_object 結構體定義以下：

struct objc_object { Class isa OBJC_ISA_AVAILABILITY;};

這就是咱們一般所說的對象，這個結構體只有一個成員變量 isa，對象能夠經過 isa 指針找到其所屬的類。isa 是一個 Class 類型的成員變量，那麼 Class 又是什麼呢？以下：

•·Class 也有一個 isa 指針，指向其所屬的元類（meta）。

•·super_class：指向其超類。

•·name：是類名。

•·version：是類的版本信息。

•·info：是類的詳情。

•·instance_size：是該類的實例對象的大小。

•·ivars：指向該類的成員變量列表。

•·methodLists：指向該類的實例方法列表，它將方法選擇器和方法實現地址聯繫起來。methodLists 是指向 ·objc_method_list 指針的指針，也就是說能夠動態修改 *methodLists 的值來添加成員方法，這也是 Category 實現的原理，一樣解釋了 Category 不能添加屬性的緣由。

•·cache：Runtime 系統會把被調用的方法存到 cache 中（理論上講一個方法若是被調用，那麼它有可能從此還會被調用），下次查找的時候效率更高。

•·protocols：指向該類的協議列表。

通過以上的講述，咱們大概能夠了解到，當調用一個方法時，其運行過程大體以下：

•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))把方法的調用者和方法選擇器當作參數傳遞過去。

•首先，檢測這個 selector 的 target 是否是 nil，Objc 容許咱們對一個 nil 對象執行任何方法不會 Crash，由於運行時會被忽略掉。

•若是target ！= nil，方法的調用者會經過 isa 指針來找到其所屬的類，而後在 cache 中查找該方法，找獲得就跳到對應的方法去執行。

•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，一直找到 NSObject 類爲止。若能找到，則將 method 加入到 cache 中。

•若是仍是查不到，則會執行消息轉發，拋出異常。

咱們來看看底層調用方法的幾個實例（分別是無參無返回，有參無返回，有參有返回）：

3.RunTime交換方法

應用場景：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時。

eg: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。

有如下三種比較好的解決方法:

1.自定義類, 重寫系統自帶的imageName:方法,這種方法雖然能夠實現,可是它的弊端就是必需要使用本身的類,依賴性強。

2.給UIImage添加一個分類, 改變系統類的實現,給系統的類添加方法的時候調用（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）。

3.使用runtime的交互方法,給系統的方法添加功能. 具體實現 : 添加一個分類 --> 在分類中提供一個自定義判空增長新功能的方法 --> 將這個方法的實現和系統自帶的方法的實現交互.

交換方法的本質實際上是交換兩個方法的實現，即調換le_imageNamed:和imageName:方法，達到調用le_imageNamed: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，由於之後都是使用本身定義的方法取代系統的方法，因此，當程序一啓動，就要求能使用本身定義的功能方法。咱們通常在 + (void)load 方法裏實現交換方法 (當程序啓動的時候就會調用該方法，換句話說，只要程序一啓動就會調用load方法,整個程序運行中只會調用一次)

•注意：交換方法時 le_imageNamed: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 le_imageNamed:方法，會循環引用形成死循環。

4.RunTime消息轉發

在方法調用的時候，若是沒有找到方法就會轉向消息轉發（攔截調用）。
攔截調用是指，在找不到調用的方法程序崩潰以前，你有機會經過重寫NSObject的五個方法來處理。

+ (BOOL)resolveClassMethod:(SEL)sel;

+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel;

- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector;

-(NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(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。
第四個方法是獲取方法簽名進入下一步，進行消息轉發
第五個方法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。

eg: Monkey *monkey = [[Monkey alloc] init];

((void (*) (id, SEL)) objc_msgSend) (monkey, sel_registerName("fly")); （猴子是不可能有飛的天賦的，除非它是孫猴子。。。）

"v@:"的含義請看官方文檔：

https://developer.apple.com/library/content/documentation/Cocoa/Conceptual/ObjCRuntimeGuide/Articles/ocrtTypeEncodings.html

消息轉發的做用主要是處理異常，下面來看一個實例：

NSMutableArray *arrM = [NSMutableArray array];

NSString *str = @"」;

[arrM addObject:str]; 這行代碼會致使程序崩潰，由於數組添加的對象不能爲空。解決方法：

總結：能夠利用category + runtime + 異常的捕獲寫一個防止崩潰的框架，已經有大神在作了，具體請看：https://github.com/chenfanfang/AvoidCrash

5.RunTime關聯對象

應用場景：當你準備用一個系統的類或者是你寫的類，可是這個類並不能知足你的需求，你須要額外添加一個屬性。
通常解決辦法要麼是extends(繼承)，要麼使用category(類別)。
但基本不推薦使用extends，主要是耦合性太強，主要使用category。
咱們都知道，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，這時候，runtime的關聯屬性就能發揮它的做用了。

注意：使用property的時候，同時重寫set get方法會報錯。複寫了get和set方法以後@property默認生成的@synthesize就不會起做用了，這也就意味着你的類不會自動生成出來實例變量了，你就必需要本身聲明實例變量。

設置關聯對象使用

OBJC_EXPORT void objc_setAssociatedObject(id object, const void *key, id value, objc_AssociationPolicy policy) __OSX_AVAILABLE_STARTING(__MAC_10_6, __IPHONE_3_1);

•·object 是源對象

•·value 是被關聯的對象

•·key 是關聯的鍵，objc_getAssociatedObject 方法經過不一樣的 key 便可取出對應的被關聯對象

•·policy 是一個枚舉值，表示關聯對象的行爲，從命名就能看出各個枚舉值的含義

獲取關聯對象使用

OBJC_EXPORT id objc_getAssociatedObject(id object, const void *key)

要刪除某一個被關聯的對象，使用 objc_setAssociatedObject 方法將對應的 key 設置成 nil 便可。

移除源對象中全部的關聯對象

OBJC_EXPORT void objc_removeAssociatedObjects(id object)

eg：爲view類添加一個點擊手勢（主要實現它的子類（UILabel 、UIImageView能夠像button同樣，有本身的點擊方法）

6.RunTime實現字典與模型互轉

其中，獲取屬性的方法可讓咱們拿到各個類的私有屬性，讓後利用kvc賦值，加以應用。