一、什么是運(yùn)行時(shí)（Runtime）?

• 運(yùn)行時(shí)是蘋果提供的純C語(yǔ)言的開發(fā)庫(kù)（運(yùn)行時(shí)是一種非常牛逼、開發(fā)中經(jīng)常用到的底層技術(shù)）

二、運(yùn)行時(shí)的作用？

• 能獲得某個(gè)類的所有成員變量
• 能獲得某個(gè)類的所有屬性
• 能獲得某個(gè)類的所有方法
• 交換方法實(shí)現(xiàn)
• 能動(dòng)態(tài)添加一個(gè)成員變量
• 能動(dòng)態(tài)添加一個(gè)屬性
• 能動(dòng)態(tài)添加一個(gè)方法

三、案例：運(yùn)行時(shí)獲取成員變量名稱

• 1、分析

#import <Foundation/Foundation.h> #import "XMGPerson.h" #import <objc/runtime.h> int main(int argc, const char * argv[]) { @autoreleasepool { // 成員變量的數(shù)量 unsigned int outCount = 0; // 獲得所有的成員變量 // ivars是一個(gè)指向成員變量的指針 // ivars默認(rèn)指向第0個(gè)成員變量（最前面） Ivar *ivars = class_copyIvarList([XMGPerson class], &outCount); // 遍歷所有的成員變量 for (int i = 0; i<outCount; i++) { // 取出i位置對(duì)應(yīng)的成員變量 // Ivar ivar = *(ivars + i); Ivar ivar = ivars[i]; // 獲得成員變量的名字 NSLog(@"%s", ivar_getName(ivar)); } // 如果函數(shù)名中包含了copy\new\retain\create等字眼，那么這個(gè)函數(shù)返回的數(shù)據(jù)就需要手動(dòng)釋放 free(ivars); // Ivar ivar = *ivars; // Ivar ivar2 = *(ivars + 1); // NSLog(@"%s %s", ivar_getName(ivar), ivar_getName(ivar2)); // 一個(gè)Ivar就代表一個(gè)成員變量 // int *p; 指向int類型的變量 // Ivar *ivars; 指向Ivar類型的變量 } return 0; }

• 2、獲取UITextFiled成員變量的名稱

Snip20151027_1.png // 成員變量的數(shù)量unsigned int outCount = 0;// 獲得所有的成員變量 Ivar *ivars = class_copyIvarList([UITextField class], &outCount); // 遍歷所有的成員變量 for (int i = 0; i<outCount; i++) { // 取出i位置對(duì)應(yīng)的成員變量 Ivar ivar = ivars[i]; // 獲得成員變量的名字 NSLog(@"%s", ivar_getName(ivar)); } // 如果函數(shù)名中包含了copy\new\retain\create等字眼，那么這個(gè)函數(shù)返回的數(shù)據(jù)就需要手動(dòng)釋放 free(ivars);

四、iOS底層

1、The Runtime 簡(jiǎn)單介紹

• Objective-C是一門簡(jiǎn)單的語(yǔ)言，95%是C。只是在語(yǔ)言層面上加了些關(guān)鍵字和語(yǔ)法。真正讓Objective-C如此強(qiáng)大的是它的運(yùn)行時(shí)。它很小但卻很強(qiáng)大。它的核心是消息分發(fā)。

Messages

• 執(zhí)行一個(gè)方法，有些語(yǔ)言，編譯器會(huì)執(zhí)行一些額外的優(yōu)化和錯(cuò)誤檢查，因?yàn)檎{(diào)用關(guān)系很直接也很明顯。但對(duì)于消息分發(fā)來說，就不那么明顯了。在發(fā)消息前不必知道某個(gè)對(duì)象是否能夠處理消息。你把消息發(fā)給它，它可能會(huì)處理，也可能轉(zhuǎn)給其他的Object來處理。一個(gè)消息不必對(duì)應(yīng)一個(gè)方法，一個(gè)對(duì)象可能實(shí)現(xiàn)一個(gè)方法來處理多條消息。

• 在Objective-C中，消息是通過objc_msgSend()這個(gè)runtime方法及相近的方法來實(shí)現(xiàn)的。這個(gè)方法需要一個(gè)target，selector，還有一些參數(shù)。理論上來說，編譯器只是把消息分發(fā)變成objc_msgSend來執(zhí)行。比如下面這兩行代碼是等價(jià)的。

[array insertObject:foo atIndex:5]; objc_msgSend(array, @selector(insertObject:atIndex:), foo, 5);

Objects, Classes, MetaClasses

• 大多數(shù)面向?qū)ο蟮恼Z(yǔ)言里有 classes 和 objects 的概念。Objects通過Classes生成。但是在Objective-C中，classes本身也是objects，也可以處理消息，這也是為什么會(huì)有類方法和實(shí)例方法。具體來說，Objective-C中的Object是一個(gè)結(jié)構(gòu)體(struct)，第一個(gè)成員是isa，指向自己的class。這是在objc/objc.h中定義的。

typedef struct objc_object {Class isa; } *id;

• object的class保存了方法列表，還有指向父類的指針。但classes也是objects，也會(huì)有isa變量，那么它又指向哪兒呢？這里就引出了第三個(gè)類型: metaclasses。一個(gè) metaclass被指向class，class被指向object。它保存了所有實(shí)現(xiàn)的方法列表，以及父類的metaclass。如果想更清楚地了解objects,classes以及metaclasses是如何一起工作地，可以閱讀這篇文章。

Methods, Selectors and IMPs

• 我們知道了運(yùn)行時(shí)會(huì)發(fā)消息給對(duì)象。我們也知道一個(gè)對(duì)象的class保存了方法列表。那么這些消息是如何映射到方法的，這些方法又是如何被執(zhí)行的呢？

• 第一個(gè)問題的答案很簡(jiǎn)單。class的方法列表其實(shí)是一個(gè)字典，key為selectors，IMPs為value。一個(gè)IMP是指向方法在內(nèi)存中的實(shí)現(xiàn)。很重要的一點(diǎn)是，selector和IMP之間的關(guān)系是在運(yùn)行時(shí)才決定的，而不是編譯時(shí)。這樣我們就能玩出些花樣。

• IMP通常是指向方法的指針，第一個(gè)參數(shù)是self，類型為id，第二個(gè)參數(shù)是_cmd，類型為SEL，余下的是方法的參數(shù)。這也是self和_cmd被定義的地方。下面演示了Method和IMP

- (id)doSomethingWithInt:(int)aInt{}id doSomethingWithInt(id self, SEL _cmd, int aInt){}

• 現(xiàn)在我們知道了objects,classes,selectors,IMPs以及消息分發(fā)，那么運(yùn)行時(shí)到底能做什么呢？

運(yùn)行時(shí)到底能做什么呢？

• 作用：

  • 創(chuàng)建、修改、自省classes和objects
  • 消息分發(fā)

• 之前已經(jīng)提過消息分發(fā)，不過這只是一小部分功能。所有的運(yùn)行時(shí)方法都有特定的前綴。下面是一些有意思的方法：

class

• class開頭的方法是用來修改和自省classes。
• 方法如：
  • 能拿到一個(gè)class的所有內(nèi)容 class_addIvar, class_addMethod, class_addProperty和class_addProtocol允許重建classes。class_copyIvarList, class_copyMethodList, class_copyProtocolList和class_copyPropertyList
  • 返回單個(gè)內(nèi)容 class_getClassMethod, class_getClassVariable, class_getInstanceMethod, class_getInstanceVariable, class_getMethodImplementation和class_getProperty
  • 一些通用的自省方法 class_conformsToProtocol, class_respondsToSelector, class_getSuperclass
  • 創(chuàng)建一個(gè)object class_createInstance來創(chuàng)建一個(gè)object

ivar

• 這些方法能讓你得到名字，內(nèi)存地址和Objective-C type encoding。

method

• 這些方法主要用來自省，比如:

method_getName, method_getImplementation, method_getReturnType等等

• 也有一些修改的方法，包括: method_setImplementation和method_exchangeImplementations

objc

• 一旦拿到了object，你就可以對(duì)它做一些自省和修改。你可以get/set ivar, 使用object_copy和object_dispose來copy和free object的內(nèi)存。不僅是拿到一個(gè)class，而是可以使用object_setClass來改變一個(gè)object的class。

property

• 屬性保存了很大一部分信息。除了拿到名字，你還可以使用property_getAttributes來發(fā)現(xiàn)property的更多信息，如返回值、是否為atomic、getter/setter名字、是否為dynamic、背后使用的ivar名字、是否為弱引用。

protocol

• Protocols有點(diǎn)像classes，但是精簡(jiǎn)版的，運(yùn)行時(shí)的方法是一樣的。你可以獲取method, property, protocol列表, 檢查是否實(shí)現(xiàn)了其他的protocol。

sel

• 最后我們有一些方法可以處理 selectors，比如獲取名字，注冊(cè)一個(gè)selector等等。

2、運(yùn)行時(shí)能干什么？（舉例）

2.1 Classes And Selectors From Strings

• 比較基礎(chǔ)的一個(gè)動(dòng)態(tài)特性是通過String來生成Classes和Selectors。Cocoa提供了NSClassFromString和NSSelectorFromString方法，使用起來很簡(jiǎn)單：

  Class stringclass = NSClassFromString(@"NSString")

• 于是我們就得到了一個(gè)string class。接下來：

  NSString *myString = [stringclass stringWithString:@"Hello World"];

• 為什么要這么做呢？直接使用Class不是更方便？通常情況下是，但有些場(chǎng)景下這個(gè)方法會(huì)很有用。首先，可以得知是否存在某個(gè)class，NSClassFromString 會(huì)返回nil，如果運(yùn)行時(shí)不存在該class的話。

• 另一個(gè)使用場(chǎng)景是根據(jù)不同的輸入返回不同的class或method。比如你在解析一些數(shù)據(jù)，每個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)都有要解析的字符串以及自身的類型（String，Number，Array）。你可以在一個(gè)方法里搞定這些，也可以使用多個(gè)方法。其中一個(gè)方法是獲取type，然后使用if來調(diào)用匹配的方法。另一種是根據(jù)type來生成一個(gè)selector，然后調(diào)用之。以下是兩種實(shí)現(xiàn)方式：

- (void)parseObject:(id)object {for (id data in object) {if ([[data type] isEqualToString:@"String"]) { [self parseString:[data value]]; } else if ([[data type] isEqualToString:@"Number"]) { [self parseNumber:[data value]]; } else if ([[data type] isEqualToString:@"Array"]) { [self parseArray:[data value]]; } } } - (void)parseObjectDynamic:(id)object { for (id data in object) { [self performSelector:NSSelectorFromString([NSString stringWithFormat:@"parse%@:", [data type]]) withObject:[data value]]; } } - (void)parseString:(NSString *)aString {} - (void)parseNumber:(NSString *)aNumber {} - (void)parseArray:(NSString *)aArray {}

• 可一看到，你可以把7行帶if的代碼變成1行。將來如果有新的類型，只需增加實(shí)現(xiàn)方法即可，而不用再去添加新的 else if。

2.2 Method Swizzling

• 之前我們講過，方法由兩個(gè)部分組成。Selector相當(dāng)于一個(gè)方法的id；IMP是方法的實(shí)現(xiàn)。這樣分開的一個(gè)便利之處是selector和IMP之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系可以被改變。比如一個(gè) IMP 可以有多個(gè) selectors 指向它。

• 而 Method Swizzling 可以交換兩個(gè)方法的實(shí)現(xiàn)。或許你會(huì)問“什么情況下會(huì)需要這個(gè)呢？”。我們先來看下Objective-C中，兩種擴(kuò)展class的途徑。首先是 subclassing。你可以重寫某個(gè)方法，調(diào)用父類的實(shí)現(xiàn)，這也意味著你必須使用這個(gè)subclass的實(shí)例，但如果繼承了某個(gè)Cocoa class，而Cocoa又返回了原先的class(比如 NSArray)。這種情況下，你會(huì)想添加一個(gè)方法到NSArray，也就是使用Category。99%的情況下這是OK的，但如果你重寫了某個(gè)方法，就沒有機(jī)會(huì)再調(diào)用原先的實(shí)現(xiàn)了。

• Method Swizzling 可以搞定這個(gè)問題。你可以重寫某個(gè)方法而不用繼承，同時(shí)還可以調(diào)用原先的實(shí)現(xiàn)。通常的做法是在category中添加一個(gè)方法(當(dāng)然也可以是一個(gè)全新的class)。可以通過method_exchangeImplementations這個(gè)運(yùn)行時(shí)方法來交換實(shí)現(xiàn)。來看一個(gè)demo，這個(gè)demo演示了如何重寫addObject:方法來紀(jì)錄每一個(gè)新添加的對(duì)象。

#import <objc/runtime.h>@interface NSMutableArray (LoggingAddObject) - (void)logAddObject:(id)aObject; @end @implementation NSMutableArray (LoggingAddObject) + (void)load { Method addobject = class_getInstanceMethod(self, @selector(addObject:)); Method logAddobject = class_getInstanceMethod(self, @selector(logAddObject:)); method_exchangeImplementations(addObject, logAddObject); } - (void)logAddObject:(id)aobject { [self logAddObject:aObject]; NSLog(@"Added object %@ to array %@", aObject, self); } @end

• 我們把方法交換放到了load中，這個(gè)方法只會(huì)被調(diào)用一次，而且是運(yùn)行時(shí)載入。如果指向臨時(shí)用一下，可以放到別的地方。注意到一個(gè)很明顯的遞歸調(diào)用logAddObject:。這也是Method Swizzling容易把我們搞混的地方，因?yàn)槲覀円呀?jīng)交換了方法的實(shí)現(xiàn)，所以其實(shí)調(diào)用的是addObject:

動(dòng)態(tài)繼承、交換

• 我們可以在運(yùn)行時(shí)創(chuàng)建新的class，這個(gè)特性用得不多，但其實(shí)它還是很強(qiáng)大的。你能通過它創(chuàng)建新的子類，并添加新的方法。

• 但這樣的一個(gè)子類有什么用呢？別忘了Objective-C的一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：object內(nèi)部有一個(gè)叫做isa的變量指向它的class。這個(gè)變量可以被改變，而不需要重新創(chuàng)建。然后就可以添加新的ivar和方法了?？梢酝ㄟ^以下命令來修改一個(gè)object的class.

  object_setClass(myObject, [MySubclass class]);

• 這可以用在Key Value Observing。當(dāng)你開始o(jì)bserving an object時(shí)，Cocoa會(huì)創(chuàng)建這個(gè)object的class的subclass，然后將這個(gè)object的isa指向新創(chuàng)建的subclass。

動(dòng)態(tài)方法處理

• 目前為止，我們討論了方法交換，以及已有方法的處理。那么當(dāng)你發(fā)送了一個(gè)object無法處理的消息時(shí)會(huì)發(fā)生什么呢？很明顯，"it breaks"。大多數(shù)情況下確實(shí)如此，但Cocoa和runtime也提供了一些應(yīng)對(duì)方法。

• 首先是動(dòng)態(tài)方法處理。通常來說，處理一個(gè)方法，運(yùn)行時(shí)尋找匹配的selector然后執(zhí)行之。有時(shí)，你只想在運(yùn)行時(shí)才創(chuàng)建某個(gè)方法，比如有些信息只有在運(yùn)行時(shí)才能得到。要實(shí)現(xiàn)這個(gè)效果，你需要重寫+resolveInstanceMethod: 和/或 +resolveClassMethod:。如果確實(shí)增加了一個(gè)方法，記得返回YES。

+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)aSelector {if (aSelector == @selector(myDynamicMethod)) {class_addMethod(self, aSelector, (IMP)myDynamicIMP, "v@:");return YES;}return [super resolveInstanceMethod:aSelector]; }

• 那Cocoa在什么場(chǎng)景下會(huì)使用這些方法呢？Core Data用得很多。NSManagedObjects有許多在運(yùn)行時(shí)添加的屬性用來處理get/set屬性和關(guān)系。那如果Model在運(yùn)行時(shí)被改變了呢？

消息轉(zhuǎn)發(fā)

• 如果 resolve method 返回NO，運(yùn)行時(shí)就進(jìn)入下一步驟：消息轉(zhuǎn)發(fā)。有兩種常見用例。1) 將消息轉(zhuǎn)發(fā)到另一個(gè)可以處理該消息的object。2) 將多個(gè)消息轉(zhuǎn)發(fā)到同一個(gè)方法。

• 消息轉(zhuǎn)發(fā)分兩步。首先，運(yùn)行時(shí)調(diào)用-forwardingTargetForSelector:，如果只是想把消息發(fā)送到另一個(gè)object，那么就使用這個(gè)方法，因?yàn)楦咝?。如果想要修改消?#xff0c;那么就要使用-forwardInvocation:，運(yùn)行時(shí)將消息打包成NSInvocation，然后返回給你處理。處理完之后，調(diào)用invokeWithTarget:。

• Cocoa有幾處地方用到了消息轉(zhuǎn)發(fā)，主要的兩個(gè)地方是代理(Proxies)和響應(yīng)鏈(Responder Chain)。NSProxy是一個(gè)輕量級(jí)的class，它的作用就是轉(zhuǎn)發(fā)消息到另一個(gè)object。如果想要惰性加載object的某個(gè)屬性會(huì)很有用。NSUndoManager也有用到，不過是截取消息，之后再執(zhí)行，而不是轉(zhuǎn)發(fā)到其他的地方。

• 響應(yīng)鏈?zhǔn)顷P(guān)于Cocoa如何處理與發(fā)送事件與行為到對(duì)應(yīng)的對(duì)象。比如說，使用Cmd+C執(zhí)行了copy命令，會(huì)發(fā)送-copy:到響應(yīng)鏈。首先是First Responder，通常是當(dāng)前的UI。如果沒有處理該消息，則轉(zhuǎn)發(fā)到下一個(gè)-nextResponder。這么一直下去直到找到能夠處理該消息的object，或者沒有找到，報(bào)錯(cuò)。

使用Block作為Method IMP

• iOS 4.3帶來了很多新的runtime方法。除了對(duì)properties和protocols的加強(qiáng)，還帶來一組新的以 imp 開頭的方法。通常一個(gè) IMP 是一個(gè)指向方法實(shí)現(xiàn)的指針，頭兩個(gè)參數(shù)為 object(self)和selector(_cmd)。iOS 4.0和Mac OS X 10.6 帶來了block，imp_implementationWithBlock() 能讓我們使用block作為 IMP，下面這個(gè)代碼片段展示了如何使用block來添加新的方法。

IMP myIMP = imp_implementationWithBlock(^(id _self, NSString *string) {NSLog(@"Hello %@", string); }); class_addMethod([MYclass class], @selector(sayHello:), myIMP, "v@:@");

• 可以看到，Objective-C 表面看起來挺簡(jiǎn)單，但還是很靈活的，可以帶來很多可能性。動(dòng)態(tài)語(yǔ)言的優(yōu)勢(shì)在于在不擴(kuò)展語(yǔ)言本身的情況下做很多很靈巧的事情。比如Key Value Observing，提供了優(yōu)雅的API可以與已有的代碼無縫結(jié)合，而不需要新增語(yǔ)言級(jí)別的特性。

轉(zhuǎn)載于:https://www.cnblogs.com/liuxiaokun/p/6505612.html

總結(jié)

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