runtime簡介
因為Objc是一門動態語言，所以它總是想辦法把一些決定工作從編譯連接推遲到運行時。也就是說只有編譯器是不夠的，還需要一個運行時系統 (runtime system) 來執行編譯后的代碼。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個函數，只有在真正運行的時候才會根據函數的名稱找到對應的函數來調用。
Runtime基本是用C和匯編寫的，可見蘋果為了動態系統的高效而作出的努力。你可以在這里下到蘋果維護的開源代碼。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。
Runtime相關的頭文件
ios的sdk中 usr/include/objc文件夾下面有這樣幾個文件
都是和運行時相關的頭文件，其中主要使用的函數定義在message.h和runtime.h這兩個文件中。 在message.h中主要包含了一些向對象發送消息的函數，這是OC對象方法調用的底層實現。
使用時，需要導入文件，導入如：
#import <objc/message.h> #import <objc/runtime.h>
runtime.h是運行時最重要的文件，其中包含了對運行時進行操作的方法。 主要包括：
操作對象的類型的定義
/// An opaque type that represents a method in a class definition. 一個類型，代表着類定義中的一個方法 typedef struct objc_method *Method; /// An opaque type that represents an instance variable.代表實例(對象)的變量 typedef struct objc_ivar *Ivar; /// An opaque type that represents a category.代表一個分類 typedef struct objc_category *Category; /// An opaque type that represents an Objective-C declared property.代表OC聲明的屬性 typedef struct objc_property *objc_property_t; // Class代表一個類，它在objc.h中這樣定義的 typedef struct objc_class *Class; struct objc_class { Class isa OBJC_ISA_AVAILABILITY; #if !__OBJC2__ Class super_class OBJC2_UNAVAILABLE; const char *name OBJC2_UNAVAILABLE; long version OBJC2_UNAVAILABLE; long info OBJC2_UNAVAILABLE; long instance_size OBJC2_UNAVAILABLE; struct objc_ivar_list *ivars OBJC2_UNAVAILABLE; struct objc_method_list **methodLists OBJC2_UNAVAILABLE; struct objc_cache *cache OBJC2_UNAVAILABLE; struct objc_protocol_list *protocols OBJC2_UNAVAILABLE; #endif } OBJC2_UNAVAILABLE;
這些類型的定義，對一個類進行了完全的分解，將類定義或者對象的每一個部分都抽象為一個類型type，對操作一個類屬性和方法非常方便。OBJC2_UNAVAILABLE標記的屬性是Ojective-C 2.0不支持的,但實際上可以用響應的函數獲取這些屬性，例如：如果想要獲取Class的name屬性，可以按如下方法獲取:
Class classPerson = Person.class; // printf("%s\n", classPerson->name); //用這種方法已經不能獲取name了 因為OBJC2_UNAVAILABLE const char *cname = class_getName(classPerson); printf("%s", cname); // 輸出:Person
函數的定義
- 對對象進行操作的方法一般以
object_開頭 - 對類進行操作的方法一般以
class_開頭 - 對類或對象的方法進行操作的方法一般以
method_開頭 - 對成員變量進行操作的方法一般以
ivar_開頭 - 對屬性進行操作的方法一般以
property_開頭開頭 - 對協議進行操作的方法一般以
protocol_開頭
根據以上的函數的前綴 可以大致了解到層級關系。
對於以objc_開頭的方法，則是runtime最終的管家，可以獲取內存中類的加載信息,類的列表，關聯對象和關聯屬性等操作。
例如：使用runtime對當前的應用中加載的類進行打印，別被嚇一跳。
- (void)touchesBegan:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event { unsigned int count = 0; Class *classes = objc_copyClassList(&count); for (int i = 0; i < count; i++) { const char *cname = class_getName(classes[i]); printf("%s\n", cname); } }
runtime應用
發送消息
方法調用的本質，就是讓對象發送消息。
objc_msgSend,只有對象才能發送消息，因此以objc開頭.
使用消息機制前提，必須導入#import <objc/message.h>
消息機制簡單使用：
// 創建person對象 Person *p = [[Person alloc] init]; // 調用對象方法 [p eat]; // 本質：讓對象發送消息 objc_msgSend(p, @selector(eat)); // 調用類方法的方式：兩種 // 第一種通過類名調用 [Person eat]; // 第二種通過類對象調用 [[Person class] eat]; // 用類名調用類方法，底層會自動把類名轉換成類對象調用 // 本質：讓類對象發送消息 objc_msgSend([Person class], @selector(eat));
我們可以通過clang來查看代碼生成的CPP代碼。
最終代碼,需要把當前代碼重新編譯,用xcode編譯器,clang
clang -rewrite-objc main.m 查看最終生成代碼
交換方法
交換方法實現的需求場景：自己創建了一個功能性的方法，在項目中多次被引用，當項目的需求發生改變時，要使用另一種功能代替這個功能，要求是不改變舊的項目(也就是不改變原來方法的實現)。
可以在類的分類中，再寫一個新的方法(是符合新的需求的),然后交換兩個方法的實現。這樣，在不改變項目的代碼，而只是增加了新的代碼 的情況下，就完成了項目的改進。
交換兩個方法的實現一般寫在類的load方法里面，因為load方法會在程序運行前加載一次，而initialize方法會在類或者子類在 第一次使用的時候調用，當有分類的時候會調用多次。
@implementation ViewController - (void)viewDidLoad { [super viewDidLoad]; // Do any additional setup after loading the view, typically from a nib. // 需求：給imageNamed方法提供功能，每次加載圖片就判斷下圖片是否加載成功。 // 步驟一：先搞個分類，定義一個能加載圖片並且能打印的方法+ (instancetype)imageWithName:(NSString *)name; // 步驟二：交換imageNamed和imageWithName的實現，就能調用imageWithName，間接調用imageWithName的實現。 UIImage *image = [UIImage imageNamed:@"123"]; } @end @implementation UIImage (Image) // 加載分類到內存的時候調用 + (void)load { // 交換方法 // 獲取imageWithName方法地址 Method imageWithName = class_getClassMethod(self, @selector(imageWithName:)); // 獲取imageWithName方法地址 Method imageName = class_getClassMethod(self, @selector(imageNamed:)); // 交換方法地址，相當於交換實現方式 method_exchangeImplementations(imageWithName, imageName); } // 不能在分類中重寫系統方法imageNamed，因為會把系統的功能給覆蓋掉，而且分類中不能調用super. // 既能加載圖片又能打印 + (instancetype)imageWithName:(NSString *)name { // 這里調用imageWithName，相當於調用imageName UIImage *image = [self imageWithName:name]; if (image == nil) { NSLog(@"加載空的圖片"); } return image; } @end
類\對象的關聯對象
關聯對象不是為類\對象添加屬性或者成員變量(因為在設置關聯后也無法通過ivarList或者propertyList取得) ，而是為類添加一個相關的對象，通常用於存儲類信息，例如存儲類的屬性列表數組，為將來字典轉模型的方便。
使用方式一：給分類添加屬性
@implementation ViewController - (void)viewDidLoad { [super viewDidLoad]; // Do any additional setup after loading the view, typically from a nib. // 給系統NSObject類動態添加屬性name NSObject *objc = [[NSObject alloc] init]; objc.name = @"小碼哥"; NSLog(@"%@",objc.name); } @end // 定義關聯的key static const char *key = "name"; @implementation NSObject (Property) - (NSString *)name { // 根據關聯的key，獲取關聯的值。 return objc_getAssociatedObject(self, key); } - (void)setName:(NSString *)name { // 第一個參數：給哪個對象添加關聯 // 第二個參數：關聯的key，通過這個key獲取 // 第三個參數：關聯的value // 第四個參數:關聯的策略 objc_setAssociatedObject(self, key, name, OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC); } @end
使用方式二：給對象添加關聯對象。
比如alertView,一般傳值，使用的是alertView的tag屬性。我們想把更多的參數傳給alertView代理：
/** * 刪除點擊 * @param recId 購物車ID */ - (void)shopCartCell:(BSShopCartCell *)shopCartCell didDeleteClickedAtRecId:(NSString *)recId { UIAlertView *alert = [[UIAlertView alloc] initWithTitle:@"" message:@"確認要刪除這個寶貝" delegate:self cancelButtonTitle:@"取消" otherButtonTitles:@"確定", nil]; // 傳遞多參數 objc_setAssociatedObject(alert, "suppliers_id", @"1", OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC); objc_setAssociatedObject(alert, "warehouse_id", @"2", OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC); alert.tag = [recId intValue]; [alert show]; } /** * 確定刪除操作 */ - (void)alertView:(UIAlertView *)alertView clickedButtonAtIndex:(NSInteger)buttonIndex { if (buttonIndex == 1) { NSString *warehouse_id = objc_getAssociatedObject(alertView, "warehouse_id"); NSString *suppliers_id = objc_getAssociatedObject(alertView, "suppliers_id"); NSString *recId = [NSString stringWithFormat:@"%ld",(long)alertView.tag]; } }
objc_setAssociatedObject方法的參數解釋:
- 第一個參數id object, 當前對象
- 第二個參數const void *key, 關聯的key，是c字符串
- 第三個參數id value, 被關聯的對象的值
- 第四個參數objc_AssociationPolicy policy關聯引用的規則
動態添加方法
開發使用場景：如果一個類方法非常多，加載類到內存的時候也比較耗費資源，需要給每個方法生成映射表，可以使用動態給某個類，添加方法解決。
經典面試題：有沒有使用performSelector，其實主要想問你有沒有動態添加過方法。
簡單使用:
@implementation ViewController - (void)viewDidLoad { [super viewDidLoad]; // Do any additional setup after loading the view, typically from a nib. Person *p = [[Person alloc] init]; // 默認person，沒有實現eat方法，可以通過performSelector調用，但是會報錯。 // 動態添加方法就不會報錯 [p performSelector:@selector(eat)]; } @end @implementation Person // void(*)() // 默認方法都有兩個隱式參數， void eat(id self,SEL sel) { NSLog(@"%@ %@",self,NSStringFromSelector(sel)); } // 當一個對象調用未實現的方法，會調用這個方法處理,並且會把對應的方法列表傳過來. // 剛好可以用來判斷，未實現的方法是不是我們想要動態添加的方法 + (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel { if (sel == @selector(eat)) { // 動態添加eat方法 // 第一個參數：給哪個類添加方法 // 第二個參數：添加方法的方法編號 // 第三個參數：添加方法的函數實現（函數地址） // 第四個參數：函數的類型，(返回值+參數類型) v:void @:對象->self :表示SEL->_cmd class_addMethod(self, @selector(eat), eat, "v@:"); } return [super resolveInstanceMethod:sel]; } @end
字典轉模型KVC實現
KVC：把字典中所有值給模型的屬性賦值。這個是要求字典中的Key,必須要在模型里能找到相應的值，如果找不到就會報錯。基本原理如：
// KVC原理: // 1.遍歷字典中所有key,去模型中查找有沒有對應的屬性 [dict enumerateKeysAndObjectsUsingBlock:^(id _Nonnull key, id _Nonnull value, BOOL * _Nonnull stop) { // 2.去模型中查找有沒有對應屬性 KVC // key:source value:來自即刻筆記 // [item setValue:@"來自即刻筆記" forKey:@"source"] [item setValue:value forKey:key]; }];
但是，在實際開發中，從字典中取值,不一定要全部取出來。因此，我們可以通過重寫KVC 中的 forUndefinedKey這個方法，就不會進行報錯處理。
// 重寫系統方法? 1.想給系統方法添加額外功能 2.不想要系統方法實現 // 系統找不到就會調用這個方法,報錯 - (void)setValue:(id)value forUndefinedKey:(NSString *)key { }
另外，我們可以通過runtime的方式去實現。我們把KVC的原理倒過來，通過遍歷模型的值，從字典中取值。
// Ivar:成員變量 以下划線開頭 // Property:屬性 + (instancetype)modelWithDict:(NSDictionary *)dict { id objc = [[self alloc] init]; // runtime:根據模型中屬性,去字典中取出對應的value給模型屬性賦值 // 1.獲取模型中所有成員變量 key // 獲取哪個類的成員變量 // count:成員變量個數 unsigned int count = 0; // 獲取成員變量數組 Ivar *ivarList = class_copyIvarList(self, &count); // 遍歷所有成員變量 for (int i = 0; i < count; i++) { // 獲取成員變量 Ivar ivar = ivarList[i]; // 獲取成員變量名字 NSString *ivarName = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getName(ivar)]; // 獲取成員變量類型 NSString *ivarType = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getTypeEncoding(ivar)]; // @\"User\" -> User ivarType = [ivarType stringByReplacingOccurrencesOfString:@"\"" withString:@""]; ivarType = [ivarType stringByReplacingOccurrencesOfString:@"@" withString:@""]; // 獲取key NSString *key = [ivarName substringFromIndex:1]; // 去字典中查找對應value // key:user value:NSDictionary id value = dict[key]; // 二級轉換:判斷下value是否是字典,如果是,字典轉換層對應的模型 // 並且是自定義對象才需要轉換 if ([value isKindOfClass:[NSDictionary class]] && ![ivarType hasPrefix:@"NS"]) { // 字典轉換成模型 userDict => User模型 // 轉換成哪個模型 // 獲取類 Class modelClass = NSClassFromString(ivarType); value = [modelClass modelWithDict:value]; } // 給模型中屬性賦值 if (value) { [objc setValue:value forKey:key]; } } return objc; }
基本的代碼就是上面這樣。
面試題
說說什么是runtime
1>OC 是一個全動態語言，OC 的一切都是基於 Runtime 實現的
平時編寫的OC代碼, 在程序運行過程中, 其實最終都是轉成了runtime的C語言代碼, runtime算是OC的幕后工作者
比如:
OC : [[Person alloc] init] runtime : objc_msgSend(objc_msgSend("Person" , "alloc"), "init")
2>runtime是一套比較底層的純C語言API, 屬於1個C語言庫, 包含了很多底層的C語言API
3>runtimeAPI的實現是用 C++ 開發的(源碼中的實現文件都是mm)，是一套蘋果開源的框架
使用過runtime嗎，用它來做什么
本文二、三部分。
參考：
http://www.cnblogs.com/Mike-zh/p/4557014.html
http://www.jianshu.com/users/b09c3959ab3b/latest_articles
runtime的方法調用流程？
怎么去調用eat方法 ,對象方法:類對象的方法列表 類方法:元類中方法列表
1.通過isa去對應的類中查找
2.注冊方法編號
3.根據方法編號去查找對應方法
4.找到只是最終函數實現地址,根據地址去方法區調用對應函數