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编程问答

iOS,Objective-C Runtime

發(fā)布時間：2023/12/31 编程问答 31 豆豆

生活随笔收集整理的這篇文章主要介紹了 iOS,Objective-C Runtime 小編覺得挺不錯的,現(xiàn)在分享給大家,幫大家做個參考.

1.簡介

2.與Runtime交互

3.Runtime術語

4.消息

5.動態(tài)方法解析

6.消息轉發(fā)

7.健壯的實例變量(Non Fragile ivars)

8.Objective-C Associated Objects

9.Method Swizzling

10.總結

1.簡介

? ? 參考博客：http://yulingtianxia.com/blog/2014/11/05/objective-c-runtime/

? ? ? 因為Objc是一門動態(tài)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(tǒng) (runtime system) 來執(zhí)行編譯后的代碼。這就是 Objective-C Runtime 系統(tǒng)存在的意義，它是整個Objc運行框架的一塊基石。?Runtime基本是用C和匯編寫的，可見蘋果為了動態(tài)系統(tǒng)的高效而作出的努力。

? ? ? Runtime其實有兩個版本:“modern”和 “l(fā)egacy”。我們現(xiàn)在用的 Objective-C 2.0 采用的是現(xiàn)行(Modern)版的Runtime系統(tǒng)，只能運行在 iOS 和 OS X 10.5 之后的64位程序中。而OS X較老的32位程序仍采用 Objective-C 1中的（早期）Legacy 版本的 Runtime 系統(tǒng)。這兩個版本最大的區(qū)別在于當你更改一個類的實例變量的布局時，在早期版本中你需要重新編譯它的子類，而現(xiàn)行版就不需要。

? ? ? 面向切面編程：（AOP是Aspect Oriented Program的首字母縮寫）這種在運行時，動態(tài)地將代碼切入到類的指定方法、指定位置上的編程思想就是面向切面的編程。

2.與Runtime交互

　　　?Objc 從三種不同的層級上與 Runtime 系統(tǒng)進行交互，分別是通過 Objective-C 源代碼，通過 Foundation 框架的NSObject類定義的方法，通過對 runtime 函數(shù)的直接調用。

? ?2.1.Objective-C源代碼

? ? ? ? ? 大部分情況下你就只管寫你的Objc代碼就行，runtime 系統(tǒng)自動在幕后辛勤勞作著。消息的執(zhí)行會使用到一些編譯器為實現(xiàn)動態(tài)語言特性而創(chuàng)建的數(shù)據(jù)結構和函數(shù)，Objc中的類、方法和協(xié)議等在 runtime 中都由一些數(shù)據(jù)結構來定義

? ?2.2.NSObject的方法

? ? ? ? ? Cocoa 中大多數(shù)類都繼承于NSObject類，也就自然繼承了它的方法。最特殊的例外是NSProxy，它是個抽象超類，它實現(xiàn)了一些消息轉發(fā)有關的方法，可以通過繼承它來實現(xiàn)一個其他類的替身類或是虛擬出一個不存在的類。

? ? ? ? ? 有的NSObject中的方法起到了抽象接口的作用，比如description方法需要你重載它并為你定義的類提供描述內容。NSObject還有些方法能在運行時獲得類的信息，并檢查一些特性，比如class返回對象的類；isKindOfClass:和isMemberOfClass:則檢查對象是否在指定的類繼承體系中；respondsToSelector:檢查對象能否響應指定的消息；conformsToProtocol:檢查對象是否實現(xiàn)了指定協(xié)議類的方法；methodForSelector:則返回指定方法實現(xiàn)的地址。

? ?2.3.Runtime的函數(shù)

? ? ? ? ? ?Runtime 系統(tǒng)是一個由一系列函數(shù)和數(shù)據(jù)結構組成，具有公共接口的動態(tài)共享庫。頭文件存放于/usr/include/objc目錄下。許多函數(shù)允許你用純C代碼來重復實現(xiàn) Objc 中同樣的功能。雖然有一些方法構成了NSObject類的基礎，但是你在寫 Objc 代碼時一般不會直接用到這些函數(shù)的，除非是寫一些 Objc 與其他語言的橋接或是底層的debug工作。?

3.Runtime術語

? objc_msgSend:方法吧，都會說它的偽代碼如下或類似的邏輯，反正就是獲取 IMP (函數(shù)指針，保存了方法地址)并調用，因為?objc_msgSend?是用匯編語言寫的，針對不同架構有不同的實現(xiàn)。它的真身是這樣的：

id objc_msgSend(id self, SEL _cmd, ...) {Class class = object_getClass(self);IMP imp = class_getMethodImplementation(class, _cmd);return imp ? imp(self, _cmd, ...) : 0;}

? ?3.1.SEL

? ? ? ? ?objc_msgSend函數(shù)第二個參數(shù)類型為SEL，它是selector在Objc中的表示類型（Swift中是Selector類）。selector是方法選擇器，可以理解為區(qū)分方法的 ID，而這個 ID 的數(shù)據(jù)結構是SEL:

? ? ? ? ??typedef struct objc_selector *SEL;

? ? ? ? ??其實它就是個映射到方法的C字符串，你可以用 Objc 編譯器命令@selector()或者 Runtime 系統(tǒng)的sel_registerName函數(shù)來獲得一個SEL類型的方法選擇器。

? ? ? ? ?不同類中相同名字的方法所對應的方法選擇器是相同的，即使方法名字相同而變量類型不同也會導致它們具有相同的方法選擇器，于是 Objc 中方法命名有時會帶上參數(shù)類型(NSNumber一堆抽象工廠方法)。

? ?3.2.id

　　　objc_msgSend第一個參數(shù)類型為id，大家對它都不陌生，它是一個指向類實例的指針：

? ? ? ? ??typedef struct objc_object *id;

　　　?那objc_object又是啥呢：

?　　　struct objc_object { Class isa; };? ? ? ? ? ? ? ? ?

? ? ?　 ?objc_object結構體包含一個isa指針，根據(jù)isa指針就可以順藤摸瓜找到對象所屬的類。

　　 ? ?PS:isa指針不總是指向實例對象所屬的類，不能依靠它來確定類型，而是應該用class方法來確定實例對象的類。因為KVO的實現(xiàn)機理就是將被觀察對象的isa指針指向一個中間類而不是真實的類，這是一種叫做 isa-swizzling 的技術，詳見官方文檔

? ?3.3.Class

　　　 ?之所以說isa是指針是因為Class其實是一個指向objc_class結構體的指針：

? ? ? ? ? ?typedef struct objc_class *Class;

? ? ? ? ??objc_class里面的東西：

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;

?可以看到運行時一個類還關聯(lián)了它的超類指針，類名，成員變量，方法，緩存，還有附屬的協(xié)議。

PS:OBJC2_UNAVAILABLE之類的宏定義是蘋果在 Objc 中對系統(tǒng)運行版本進行約束的黑魔法，為的是兼容非Objective-C 2.0的遺留邏輯，但我們仍能從中獲得一些有價值的信息，有興趣的可以查看源代碼。

Objective-C 2.0 的頭文件雖然沒暴露出objc_class結構體更詳細的設計，我們依然可以從Objective-C 1.0 的定義中小窺端倪：

在objc_class結構體中：ivars是objc_ivar_list指針；methodLists是指向objc_method_list指針的指針。也就是說可以動態(tài)修改*methodLists的值來添加成員方法，這也是Category實現(xiàn)的原理，同樣解釋了Category不能添加屬性的原因。

其中objc_ivar_list和objc_method_list分別是成員變量列表和方法列表：

struct objc_ivar_list {int ivar_count OBJC2_UNAVAILABLE;#ifdef __LP64__int space OBJC2_UNAVAILABLE;#endif/* variable length structure */struct objc_ivar ivar_list[1] OBJC2_UNAVAILABLE;} OBJC2_UNAVAILABLE;struct objc_method_list {struct objc_method_list *obsolete OBJC2_UNAVAILABLE;int method_count OBJC2_UNAVAILABLE;#ifdef __LP64__int space OBJC2_UNAVAILABLE;#endif/* variable length structure */struct objc_method method_list[1] OBJC2_UNAVAILABLE;}

? ? ??如果你C語言不是特別好，可以直接理解為objc_ivar_list結構體存儲著objc_ivar數(shù)組列表，而objc_ivar結構體存儲了類的單個成員變量的信息；同理objc_method_list結構體存儲著objc_method數(shù)組列表，而objc_method結構體存儲了類的某個方法的信息。

? ? ??不知道你是否注意到了objc_class中也有一個isa對象，這是因為一個 ObjC 類本身同時也是一個對象，為了處理類和對象的關系，runtime 庫創(chuàng)建了一種叫做元類 (Meta Class) 的東西，類對象所屬類型就叫做元類，它用來表述類對象本身所具備的元數(shù)據(jù)。類方法就定義于此處，因為這些方法可以理解成類對象的實例方法。每個類僅有一個類對象，而每個類對象僅有一個與之相關的元類。當你發(fā)出一個類似[NSObject alloc]的消息時，你事實上是把這個消息發(fā)給了一個類對象 (Class Object) ，這個類對象必須是一個元類的實例，而這個元類同時也是一個根元類 (root meta class) 的實例。所有的元類最終都指向根元類為其超類。所有的元類的方法列表都有能夠響應消息的類方法。所以當?[NSObject alloc]?這條消息發(fā)給類對象的時候，objc_msgSend()會去它的元類里面去查找能夠響應消息的方法，如果找到了，然后對這個類對象執(zhí)行方法調用。

上圖實線是?super_class?指針，虛線是isa指針。有趣的是根元類的超類是NSObject，而isa指向了自己，而NSObject的超類為nil，也就是它沒有超類。

? ? ? ? 3.3.1.Method

　　　　　　Method是一種代表類中的某個方法的類型。

　　　　　　 ?typedef struct objc_method *Method;

而objc_method在上面的方法列表中提到過，它存儲了方法名，方法類型和方法實現(xiàn)：

struct objc_method {

? ? SEL method_name? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? OBJC2_UNAVAILABLE;

? ? char *method_types ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? OBJC2_UNAVAILABLE;

? ? IMP method_imp ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? OBJC2_UNAVAILABLE;

}? ?

方法名類型為SEL，前面提到過相同名字的方法即使在不同類中定義，它們的方法選擇器也相同。
方法類型method_types是個char指針，其實存儲著方法的參數(shù)類型和返回值類型。
method_imp指向了方法的實現(xiàn)，本質上是一個函數(shù)指針，后面會詳細講到。

? ? ? ? 3.3.2.lvar

　　　　 ? ??Ivar是一種代表類中實例變量的類型。

　　　　　　 ?typedef struct objc_ivar *Ivar;

而objc_ivar在上面的成員變量列表中也提到過：

struct objc_ivar {char *ivar_name OBJC2_UNAVAILABLE;char *ivar_type OBJC2_UNAVAILABLE;int ivar_offset OBJC2_UNAVAILABLE;#ifdef __LP64__int space OBJC2_UNAVAILABLE;#endif}

?可以根據(jù)實例查找其在類中的名字，也就是“反射”：

#import <objc/runtime.h>-(NSString *)nameWithInstance:(id)instance {unsigned int numIvars = 0;NSString *key=nil;Ivar * ivars = class_copyIvarList([self class], &numIvars);for(int i = 0; i < numIvars; i++) {Ivar thisIvar = ivars[i];const char *type = ivar_getTypeEncoding(thisIvar);NSString *stringType = [NSString stringWithCString:type encoding:NSUTF8StringEncoding];if (![stringType hasPrefix:@"@"]) {continue;}if ((object_getIvar(self, thisIvar) == instance)) {//此處若 crash 不要慌！ key = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getName(thisIvar)];break;}}free(ivars);return key;}

class_copyIvarList 函數(shù)獲取的不僅有實例變量，還有屬性。但會在原本的屬性名前加上一個下劃線。

遍歷屬性

//遍歷UIPageControl屬性unsigned int count = 0;Ivar *ivars = class_copyIvarList([UIPageControl class], &count);for (int i = 0; i < count; i++) {Ivar ivar = ivars[i];//獲取所有私有屬性const char *property = ivar_getName(ivar);NSLog(@"%@",[[NSString alloc]initWithCString:property encoding:NSUTF8StringEncoding]);}

? ?3.4.IMP

　　　 ?IMP在objc.h中的定義是：

　　　typedef id (*IMP)(id, SEL, ...);?????????

? ? ? ? 它就是一個函數(shù)指針，這是由編譯器生成的。當你發(fā)起一個 ObjC 消息之后，最終它會執(zhí)行的那段代碼，就是由這個函數(shù)指針指定的。而?IMP?這個函數(shù)指針就指向了這個方法的實現(xiàn)。既然得到了執(zhí)行某個實例某個方法的入口，我們就可以繞開消息傳遞階段，直接執(zhí)行方法，這在后面會提到。?

你會發(fā)現(xiàn)IMP指向的方法與objc_msgSend函數(shù)類型相同，參數(shù)都包含id和SEL類型。每個方法名都對應一個SEL類型的方法選擇器，而每個實例對象中的SEL對應的方法實現(xiàn)肯定是唯一的，通過一組id和SEL參數(shù)就能確定唯一的方法實現(xiàn)地址；反之亦然。

? ?3.5.Cache

　　　?在runtime.h中Cache的定義如下：

　　　　typedef struct objc_cache *Cache

還記得之前objc_class結構體中有一個struct objc_cache *cache吧，它到底是緩存啥的呢，先看看objc_cache的實現(xiàn)：

struct objc_cache {unsigned int mask /* total = mask + 1 */ OBJC2_UNAVAILABLE;unsigned int occupied OBJC2_UNAVAILABLE;Method buckets[1] OBJC2_UNAVAILABLE;};

Cache為方法調用的性能進行優(yōu)化，通俗地講，每當實例對象接收到一個消息時，它不會直接在isa指向的類的方法列表中遍歷查找能夠響應消息的方法，因為這樣效率太低了，而是優(yōu)先在Cache中查找。Runtime 系統(tǒng)會把被調用的方法存到Cache中（理論上講一個方法如果被調用，那么它有可能今后還會被調用），下次查找的時候效率更高。這根計算機組成原理中學過的 CPU 繞過主存先訪問Cache的道理挺像，蘋果為提高Cache命中率。

? ?3.6.Property?

property標記了類中的屬性，這個不必多說大家都很熟悉，它是一個指向objc_property結構體的指針：

typedef struct objc_property *Property;

typedef struct objc_property *objc_property_t;//這個更常用

可以通過class_copyPropertyList?和?protocol_copyPropertyList方法來獲取類和協(xié)議中的屬性：

objc_property_t *class_copyPropertyList(Class cls, unsigned int *outCount)

objc_property_t *protocol_copyPropertyList(Protocol *proto, unsigned int *outCount)

?返回類型為指向指針的指針，哈哈，因為屬性列表是個數(shù)組，每個元素內容都是一個objc_property_t指針，而這兩個函數(shù)返回的值是指向這個數(shù)組的指針。

舉個栗子，先聲明一個類：

@interface Lender : NSObject {float alone;}@property float alone;@end

你可以用下面的代碼獲取屬性列表：

id LenderClass = objc_getClass("Lender");
unsigned int outCount;
objc_property_t *properties = class_copyPropertyList(LenderClass, &outCount);

你可以用property_getName函數(shù)來查找屬性名稱：

const char *property_getName(objc_property_t property)

你可以用class_getProperty 和 protocol_getProperty通過給出的名稱來在類和協(xié)議中獲取屬性的引用：

objc_property_t class_getProperty(Class cls, const char *name)

objc_property_t protocol_getProperty(Protocol *proto, const char *name, BOOL isRequiredProperty, BOOL isInstanceProperty)

你可以用property_getAttributes函數(shù)來發(fā)掘屬性的名稱和@encode類型字符串：

const char *property_getAttributes(objc_property_t property)

把上面的代碼放一起，你就能從一個類中獲取它的屬性啦：

#import <objc/runtime.h>#import "Lenaer.h"id LenderClass = objc_getClass("Lender");unsigned int outCount, i;objc_property_t *properties = class_copyPropertyList(LenderClass, &outCount);for (i = 0; i < outCount; i++) {objc_property_t property = properties[i];fprintf(stdout, "%s %s\n", property_getName(property), property_getAttributes(property));}?

對比下 class_copyIvarList 函數(shù)，使用 class_copyPropertyList 函數(shù)只能獲取類的屬性，而不包含成員變量。但此時獲取的屬性名是不帶下劃線的。

4.消息

Objc 中發(fā)送消息是用中括號（[]）把接收者和消息括起來，而直到運行時才會把消息與方法實現(xiàn)綁定。

有關消息發(fā)送和消息轉發(fā)機制的原理，可以查看這篇文章。

? ?4.1.objc_msgSend函數(shù)

? ? ? ? ?編譯器會根據(jù)情況在objc_msgSend,?objc_msgSend_stret,?objc_msgSendSuper, 或?objc_msgSendSuper_stret四個方法中選擇一個來調用。如果消息是傳遞給超類，那么會調用名字帶有”Super”的函數(shù)；如果消息返回值是數(shù)據(jù)結構而不是簡單值時，那么會調用名字帶有”stret”的函數(shù)。排列組合正好四個方法。

? ? ? ? 值得一提的是在 i386 平臺處理返回類型為浮點數(shù)的消息時，需要用到objc_msgSend_fpret函數(shù)來進行處理，這是因為返回類型為浮點數(shù)的函數(shù)對應的 ABI(Application Binary Interface) 與返回整型的函數(shù)的 ABI 不兼容。此時objc_msgSend不再適用，于是objc_msgSend_fpret被派上用場，它會對浮點數(shù)寄存器做特殊處理。不過在 PPC 或 PPC64 平臺是不需要麻煩它的。?

? ? ? ? PS：有木有發(fā)現(xiàn)這些函數(shù)的命名規(guī)律哦？帶“Super”的是消息傳遞給超類；“stret”可分為“st”+“ret”兩部分，分別代表“struct”和“return”；“fpret”就是“fp”+“ret”，分別代表“floating-point”和“return”。

? ? ? ? ?下面詳細敘述下消息發(fā)送步驟：

檢測這個 selector 是不是要忽略的。比如 Mac OS X 開發(fā)，有了垃圾回收就不理會 retain, release 這些函數(shù)了。
檢測這個 target 是不是 nil 對象。ObjC 的特性是允許對一個 nil 對象執(zhí)行任何一個方法不會 Crash，因為會被忽略掉。
如果上面兩個都過了，那就開始查找這個類的 IMP，先從 cache 里面找，完了找得到就跳到對應的函數(shù)去執(zhí)行。
如果 cache 找不到就找一下方法分發(fā)表。
如果分發(fā)表找不到就到超類的分發(fā)表去找，一直找，直到找到NSObject類為止。
如果還找不到就要開始進入動態(tài)方法解析了。

PS:這里說的分發(fā)表其實就是Class中的方法列表，它將方法選擇器和方法實現(xiàn)地址聯(lián)系起來。

? ?4.2.方法中的隱藏參數(shù)

　　 ??我們經常在方法中使用self關鍵字來引用實例本身，但從沒有想過為什么self就能取到調用當前對象的方法吧。其實self的內容是在方法運行時被偷偷的動態(tài)傳入的。（之所以說它們是隱藏的是因為在源代碼方法的定義中并沒有聲明這兩個參數(shù)。它們是在代碼被編譯時被插入實現(xiàn)中的。盡管這些參數(shù)沒有被明確聲明，在源代碼中我們仍然可以引用它們。）

? ? ? ? ?當objc_msgSend找到方法對應的實現(xiàn)時，它將直接調用該方法實現(xiàn)，并將消息中所有的參數(shù)都傳遞給方法實現(xiàn),同時,它還將傳遞兩個隱藏的參數(shù):

接收消息的對象（也就是self指向的內容）
方法選擇器（_cmd指向的內容）
而當方法中的super關鍵字接收到消息時，編譯器會創(chuàng)建一個objc_super結構體：

struct objc_super { id receiver; Class class; };

?

這個結構體指明了消息應該被傳遞給特定超類的定義。但receiver仍然是self本身，這點需要注意，因為當我們想通過[super class]獲取超類時，編譯器只是將指向self的id指針和class的SEL傳遞給了objc_msgSendSuper函數(shù)，因為只有在NSObject類才能找到class方法，然后class方法調用object_getClass()，接著調用objc_msgSend(objc_super->receiver, @selector(class))，傳入的第一個參數(shù)是指向self的id指針，與調用[self class]相同，所以我們得到的永遠都是self的類型。

? ?4.3.獲取方法地址

　　 ? ??在IMP那節(jié)提到過可以避開消息綁定而直接獲取方法的地址并調用方法。這種做法很少用，除非是需要持續(xù)大量重復調用某方法的極端情況，避開消息發(fā)送泛濫而直接調用該方法會更高效。

5.動態(tài)方法解析

? ? ? ?可以動態(tài)地提供一個方法的實現(xiàn)。例如我們可以用@dynamic關鍵字在類的實現(xiàn)文件中修飾一個屬性：

　　@dynamic propertyName;

(@dynamic 意思是由開發(fā)人員提供相應的代碼：對于只讀屬性需要提供 getter，對于讀寫屬性需要提供 getter 和setter。

@synthesize 意思是，除非開發(fā)人員已經做了，否則由編譯器生成相應的代碼，以滿足屬性聲明。)

? ? ?可以通過分別重載resolveInstanceMethod:和resolveClassMethod:方法分別添加實例方法實現(xiàn)和類方法實現(xiàn)。因為當 Runtime 系統(tǒng)在Cache和方法分發(fā)表中（包括超類）找不到要執(zhí)行的方法時，Runtime會調用resolveInstanceMethod:或resolveClassMethod:來給程序員一次動態(tài)添加方法實現(xiàn)的機會。

//RuntimeMain.h文件

//RuntimeMain.m文件

// // RuntimeMain.m // RuntimeTest // // Created by Vie on 2017/2/8. // Copyright ? 2017年 Vie. All rights reserved. // #import "RuntimeMain.h" #import <objc/runtime.h> #import "RuntimeFoward.h" @implementation RuntimeMain #pragma mark 實例方法動態(tài)解析重定向 //動態(tài)實例方法解析，如果這里沒有找到該執(zhí)行的方法會指定到重定向forwardingTargetForSelector:方法 +(BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel{if (sel == @selector(goToSchool:)) {//用class_addMethod函數(shù)完成向特定類添加特定方法實現(xiàn)的操作//其中 “v@:” 表示返回值和參數(shù)(為了兼容32位機型使用"v@:@")，增加f處理float參數(shù)，這個符號涉及 Type Encodingreturn class_addMethod([self class], sel, class_getMethodImplementation([self class], @selector(myInstanceMethod:)), "v@:@");}return [super resolveInstanceMethod:sel]; } //重定向實例方法，Lenaer實現(xiàn)了該實例方法；如果forwardingTargetForSelector：未找方法就轉發(fā)給forwardInvocation:方法 //forwardingTargetForSelector:僅支持一個對象的返回，也就是說消息只能被轉發(fā)給一個對象 -(id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector{if(aSelector == @selector(learnClass:)) {return [[NSClassFromString(@"RuntimeFoward") alloc] init];}//千萬別返回self，因為那樣會死循環(huán)。重定向的類未實現(xiàn)該方法會導致崩潰return [super forwardingTargetForSelector:aSelector]; } //在forwardInvocation:之前創(chuàng)建一個有效的方法簽名 -(NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector{//其中 “v@:” 表示返回值和參數(shù)(為了兼容32位機型使用"v@:@")，增加f處理float參數(shù)，這個符號涉及 Type Encodingreturn [NSMethodSignature signatureWithObjCTypes:"v@:@"]; }//如果resolveInstanceMethod:和forwardingTargetForSelector:以及forwardInvocation:都未找到方法實現(xiàn)將崩潰，所以可以再最后else定義一個錯誤日志輸出方法處理崩潰//forwardInvocation:可以將消息同時轉發(fā)給任意多個對象//forwardInvocation:方法就像一個不能識別的消息的分發(fā)中心，將這些消息轉發(fā)給不同接收對象。或者它也可以象一個運輸站將所有的消息都發(fā)送給同一個接收對象。它可以將一個消息翻譯成另外一個消息，或者簡單的”吃掉“某些消息，因此沒有響應也沒有錯誤。forwardInvocation:方法也可以對不同的消息提供同樣的響應，這一切都取決于方法的具體實現(xiàn)。該方法所提供是將不同的對象鏈接到消息鏈的能力。 -(void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation{return [anInvocation invokeWithTarget:[[RuntimeFoward alloc] init]]; }-(void)myInstanceMethod:(NSString *)string{NSLog(@"myInstanceMethod = %@", string);}#pragma mark 類方法動態(tài)解析重定向//動態(tài)類方法解析，如果這里沒有找到該執(zhí)行的方法會指定到重定向forwardingTargetForSelector:方法 +(BOOL)resolveClassMethod:(SEL)sel{if (sel==@selector(classFouction:)) {//用class_addMethod函數(shù)完成向特定類添加特定方法實現(xiàn)的操作//其中 “v@:” 表示返回值和參數(shù)(為了兼容32位機型使用"v@:@")增加f處理float參數(shù)，這個符號涉及 Type Encodingreturn class_addMethod(object_getClass(self), sel, class_getMethodImplementation(object_getClass(self), @selector(myClassMethod:)), "v@:@f");}return [class_getSuperclass(self) resolveClassMethod:sel];}//重定向類方法，Lenaer實現(xiàn)了該類方法;如果resolveClassMethod:和forwardingTargetForSelector:都未找到方法實現(xiàn)將崩潰，所以可以再最后else定義一個錯誤日志輸出方法處理崩潰 +(id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector{if(aSelector == @selector(testNotMe:)) {return NSClassFromString(@"RuntimeFoward") ;}//千萬別返回self，因為那樣會死循環(huán)。重定向的類未實現(xiàn)該方法會導致崩潰return [super forwardingTargetForSelector:aSelector]; } +(void)myClassMethod:(NSString *)string{NSLog(@"myClassMethod = %@", string);} @end

//RuntimeFoward.h文件

//RuntimeFoward.m文件

// // RuntimeFoward.m // RuntimeTest // // Created by Vie on 2017/2/8. // Copyright ? 2017年 Vie. All rights reserved. // #import "RuntimeFoward.h"@implementation RuntimeFoward -(void)fowardGet{NSLog(@"消息轉發(fā)給RuntimeFoward"); }-(void)fowardWithString:(NSString *)string{NSLog(@"消息轉發(fā)給RuntimeFoward,并帶參數(shù)%@",string); } -(void)learnClass:(NSString *)string{NSLog(@"消息轉發(fā)給RuntimeFoward,learnClass并帶參數(shù)%@",string); }-(NSString *)getInfo:(NSString *)name height:(float)aHeight{return [NSString stringWithFormat:@"%@身高%f",name,aHeight]; } -(float)getRectangularArea:(float)aWidth height:(float)aHeight{return aWidth*aHeight; }+(void)testNotMe:(NSString *)string{NSLog(@"消息轉發(fā)給RuntimeFoward,testNotMe并帶參數(shù)%@",string); }@end

?使用

#import <objc/message.h> #import "RuntimeMain.h"//調用實例方法RuntimeMain *runMain=[[RuntimeMain alloc] init];//調用無參數(shù)無返回值方法((void (*) (id, SEL)) objc_msgSend) (runMain, sel_registerName("fowardGet"));//調用有參數(shù)無返回值方法((void (*) (id, SEL,NSString *)) objc_msgSend)(runMain,sel_registerName("fowardWithString:"),@"哈哈哈");((void (*) (id, SEL,NSString *)) objc_msgSend)(runMain,sel_registerName("goToSchool:"),@"哈哈哈");((void (*) (id, SEL,NSString *)) objc_msgSend)(runMain,sel_registerName("learnClass:"),@"哈哈哈");//調用返回String有參數(shù)方法NSString *infoString= ((NSString* (*)(id,SEL,NSString *,float)) objc_msgSend)(runMain,sel_registerName("getInfo:height:"),@"張三",175.81);NSLog(@"%@",infoString);//調用返回float方法， float area=((float (*) (id,SEL,float,float)) objc_msgSend)(runMain,sel_registerName("getRectangularArea:height:"),12.0f,12.0f); NSLog(@"獲得長方形面積為%f",area);//調用類方法[RuntimeMain performSelector:@selector(classFouction:) withObject:@"xxx"];[RuntimeMain performSelector:@selector(testNotMe:) withObject:@"xxx"];

運行結果：

2017-02-08 19:33:30.608 RuntimeTest[26467:721253] 消息轉發(fā)給RuntimeFoward 2017-02-08 19:33:30.609 RuntimeTest[26467:721253] 消息轉發(fā)給RuntimeFoward,并帶參數(shù)哈哈哈 2017-02-08 19:33:30.609 RuntimeTest[26467:721253] myInstanceMethod = 哈哈哈 2017-02-08 19:33:30.610 RuntimeTest[26467:721253] 消息轉發(fā)給RuntimeFoward,learnClass并帶參數(shù)哈哈哈 2017-02-08 19:33:30.611 RuntimeTest[26467:721253] 張三身高175.809998 2017-02-08 19:33:30.612 RuntimeTest[26467:721253] 獲得長方形面積為144.000000 2017-02-08 19:33:30.613 RuntimeTest[26467:721253] myClassMethod = xxx 2017-02-08 19:33:30.616 RuntimeTest[26467:721253] 消息轉發(fā)給RuntimeFoward,testNotMe并帶參數(shù)xxx

6.消息轉發(fā)

? ?6.1.重定向

　　　在消息轉發(fā)機制執(zhí)行前，Runtime 系統(tǒng)會再給我們一次偷梁換柱的機會

替換對象方法接受者- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector方法替換消息的接受者為其他對象：

替換類方法的接受者，需要覆寫?+ (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector?方法，并返回類對象：

? ?6.2.轉發(fā)

當動態(tài)方法解析未找到執(zhí)行方法，消息轉發(fā)機制會被觸發(fā)。先methodSignatureForSelector:創(chuàng)建有效簽名，再forwardInvocation:執(zhí)行方法，我們可以重寫這個方法來定義我們的轉發(fā)邏輯：

? ?6.3.轉發(fā)和多繼承

? ? ? ? ? 轉發(fā)和繼承相似，可以用于為Objc編程添加一些多繼承的效果。就像下圖那樣，一個對象把消息轉發(fā)出去，就好似它把另一個對象中的方法借過來或是“繼承”過來一樣。

這使得不同繼承體系分支下的兩個類可以“繼承”對方的方法，在上圖中Warrior和Diplomat沒有繼承關系，但是Warrior將negotiate消息轉發(fā)給了Diplomat后，就好似Diplomat是Warrior的超類一樣。?

? ? ? ? ?消息轉發(fā)彌補了 Objc 不支持多繼承的性質，也避免了因為多繼承導致單個類變得臃腫復雜。它將問題分解得很細，只針對想要借鑒的方法才轉發(fā)，而且轉發(fā)機制是透明的。

? ?6.4.替代者對象(Surrogate Objects)

? ? ? ? ? 轉發(fā)不僅能模擬多繼承，也能使輕量級對象代表重量級對象。弱小的女人背后是強大的男人，畢竟女人遇到難題都把它們轉發(fā)給男人來做了。這里有一些適用案例，可以參看官方文檔。

? ?6.5.轉發(fā)與繼承

? ? ? ? ? 盡管轉發(fā)很像繼承，但是NSObject類不會將兩者混淆。像respondsToSelector:?和?isKindOfClass:這類方法只會考慮繼承體系，不會考慮轉發(fā)鏈。?

7.健壯的實例變量(Non Fragile ivars)? ?

? ? ? ? ?在 Runtime 的現(xiàn)行版本中，最大的特點就是健壯的實例變量。當一個類被編譯時，實例變量的布局也就形成了，它表明訪問類的實例變量的位置。從對象頭部開始，實例變量依次根據(jù)自己所占空間而產生位移：

上圖左邊是NSObject類的實例變量布局，右邊是我們寫的類的布局，也就是在超類后面加上我們自己類的實例變量，看起來不錯。但試想如果哪天蘋果更新了NSObject類，發(fā)布新版本的系統(tǒng)的話，那就悲劇了：??

我們自定義的類被劃了兩道線，那是因為那塊區(qū)域跟超類重疊了。唯有蘋果將超類改為以前的布局才能拯救我們，但這樣也導致它們不能再拓展它們的框架了，因為成員變量布局被死死地固定了。在脆弱的實例變量(Fragile ivars) 環(huán)境下我們需要重新編譯繼承自 Apple 的類來恢復兼容性。那么在健壯的實例變量下會發(fā)生什么呢？

在健壯的實例變量下編譯器生成的實例變量布局跟以前一樣，但是當 runtime 系統(tǒng)檢測到與超類有部分重疊時它會調整你新添加的實例變量的位移，那樣你在子類中新添加的成員就被保護起來了。?

需要注意的是在健壯的實例變量下，不要使用sizeof(SomeClass)，而是用class_getInstanceSize([SomeClass class])代替；也不要使用offsetof(SomeClass, SomeIvar)，而要用ivar_getOffset(class_getInstanceVariable([SomeClass class], "SomeIvar"))來代替。

8.Objective-C Associated Objects

? ? ?在 OS X 10.6 之后，Runtime系統(tǒng)讓Objc支持向對象動態(tài)添加變量。涉及到的函數(shù)有以下三個：

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

//這些方法以鍵值對的形式動態(tài)地向對象添加、獲取或刪除關聯(lián)值。其中關聯(lián)政策是一組枚舉常量

enum {OBJC_ASSOCIATION_ASSIGN = 0,OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC = 1,OBJC_ASSOCIATION_COPY_NONATOMIC = 3,OBJC_ASSOCIATION_RETAIN = 01401,OBJC_ASSOCIATION_COPY = 01403 };

這些常量對應著引用關聯(lián)值的政策，也就是 Objc 內存管理的引用計數(shù)機制。

//例

//h文件

#import "TKIMRoom.h"@interface TKIMRoom(TKIMRoomExt) @property(nonatomic,copy)NSString *islock; @end

//m文件

#import "TKIMRoomExt.h" #import <objc/runtime.h> @implementation TKIMRoom(TKIMRoomExt) -(NSString *)islock{return objc_getAssociatedObject(self, "islock"); } -(void)setIslock:(NSString *)islock{objc_setAssociatedObject(self, "islock", islock, OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC); } @end

9.Method Swizzling

? ? ? ?之前所說的消息轉發(fā)雖然功能強大，但需要我們了解并且能更改對應類的源代碼，因為我們需要實現(xiàn)自己的轉發(fā)邏輯。當我們無法觸碰到某個類的源代碼，卻想更改這個類某個方法的實現(xiàn)時，該怎么辦呢？可能繼承類并重寫方法是一種想法，但是有時無法達到目的。這里介紹的是 Method Swizzling 用于改變一個已經存在的 selector 的實現(xiàn)。這項技術使得在運行時通過改變 selector 在類的消息分發(fā)列表中的映射從而改變方法的掉用成為可能。跟消息轉發(fā)相比，Method Swizzling 的做法更為隱蔽，甚至有些冒險，也增大了debug的難度。

//例1：

//NSArray+Swizzle.h文件

// // NSArray+Swizzle.m // RuntimeTest // 通過分類NSarry達到在調用時候，替換方法實現(xiàn) // Created by Vie on 2017/2/9. // Copyright ? 2017年 Vie. All rights reserved. // #import "NSArray+Swizzle.h"@implementation NSArray (Swizzle) -(id)myLastObject{//別忘記這是我們準備調換IMP的selector，[self myLastObject] 將會執(zhí)行真的 [self lastObject] 。id result=[self myLastObject];NSLog(@"**********替換實現(xiàn)了myLastObject**********");return result; } @end

//NSArray+Swizzle.m文件

//在main.m文件調用

// // main.m // RuntimeTest // // Created by Vie on 2017/2/7. // Copyright ? 2017年 Vie. All rights reserved. // #import <UIKit/UIKit.h> #import "AppDelegate.h"#import <objc/message.h> #import "NSArray+Swizzle.h"int main(int argc, char * argv[]) {@autoreleasepool { #pragma mark Method Swizzling測試Method original_Method=class_getInstanceMethod([NSArray class], @selector(lastObject));Method swizzling_Method=class_getInstanceMethod([NSArray class], @selector(myLastObject));method_exchangeImplementations(original_Method, swizzling_Method);NSArray *array = @[@"0",@"1",@"2",@"3"];//準備調換IMP的selector，[self lastObject] 將會執(zhí)行真的 [self myLastObject]。NSString *string = [array lastObject];NSLog(@"TEST RESULT : %@",string);return 0;} }

//調用結果

2017-02-09 11:06:02.615 RuntimeTest[39348:924342] **********替換實現(xiàn)了myLastObject********** 2017-02-09 11:06:02.616 RuntimeTest[39348:924342] TEST RESULT : 3

//例2

//UIViewController+Swizzling.h文件

//給UIViewController的viewDidLoad方法進行category

// // UIViewController+Swizzling.h // RuntimeTest // 分類UIViewController，在的+(void)load方法中添加Method Swizzling方法，可以實現(xiàn)頁面統(tǒng)計的需求 // Created by Vie on 2017/2/9. // Copyright ? 2017年 Vie. All rights reserved. // #import <UIKit/UIKit.h>@interface UIViewController (Swizzling)@end

//UIViewController+Swizzling.m文件

// // UIViewController+Swizzling.m // RuntimeTest // 分類UIViewController，在的+(void)load方法中添加Method Swizzling方法，可以實現(xiàn)頁面統(tǒng)計的需求 // Created by Vie on 2017/2/9. // Copyright ? 2017年 Vie. All rights reserved. // #import "UIViewController+Swizzling.h" #import <objc/runtime.h> @implementation UIViewController (Swizzling) //由于load類方法是程序運行時這個類被加載到內存中就調用的一個方法，執(zhí)行比較早，并且不需要我們手動調用。而且這個方法具有唯一性，也就是只會被調用一次，不用擔心資源搶奪的問題。 +(void)load{[super load];//通過class_getInstanceMethod()函數(shù)從當前對象中的method list獲取method結構體；//如果是類方法就使用class_getClassMethod()函數(shù)獲取。Method original_Method=class_getInstanceMethod([self class], @selector(viewDidLoad));Method swizzling_Method=class_getInstanceMethod([self class], @selector(swizzling_viewDidLoad));/*** 我們在這里使用class_addMethod()函數(shù)對Method Swizzling做了一層驗證，如果self沒有實現(xiàn)被交換的方法，會導致失敗。* 而且self沒有交換的方法實現(xiàn)，但是父類有這個方法，這樣就會調用父類的方法，結果就不是我們想要的結果了。* 所以我們在這里通過class_addMethod()的驗證，如果self實現(xiàn)了這個方法，class_addMethod()函數(shù)將會返回NO，我們就可以對其進行交換了。*/if (!class_addMethod([self class], @selector(viewDidLoad), method_getImplementation(swizzling_Method), method_getTypeEncoding(swizzling_Method))) {method_exchangeImplementations(original_Method, swizzling_Method);} } -(void)swizzling_viewDidLoad{NSString *str=[NSString stringWithFormat:@"%@",self.class];//將系統(tǒng)的UIViewController對象剔除掉if (![str containsString:@"UI"]) {NSLog(@"\n*************統(tǒng)計打點進入頁面：%@",str);}//系統(tǒng)調用UIViewController的viewDidLoad方法時，實際上執(zhí)行的是我們實現(xiàn)的swizzling_viewDidLoad方法。而我們在調用[self swizzling_viewDidLoad];時，執(zhí)行的是UIViewController的viewDidLoad方法。 [self swizzling_viewDidLoad]; } @end

//在試圖控制器里面導入頭文件就可使用

#import "UIViewController+Swizzling.h"

//調用結果

2017-02-09 12:58:52.411 RuntimeTest[40579:967313] *************統(tǒng)計打點進入頁面：ViewController

? ? ? ?9.1.Method Swizzling類簇

? ? ? ? ? ? ?在我們項目開發(fā)過程中，經常因為NSArray數(shù)組越界或者NSDictionary的key或者value值為nil等問題導致的崩潰，對于這些問題蘋果并不會報一個警告，而是直接崩潰。由此，我們可以根據(jù)上面所學，對NSArray、NSMutableArray、NSDictionary、NSMutableDictionary等類進行Method Swizzling，實現(xiàn)方式還是按照上面的例子來做。但是....你發(fā)現(xiàn)Method Swizzling根本就不起作用，代碼也沒寫錯啊，到底是什么鬼？

? ? ? ? ? ? ?這是因為Method Swizzling對NSArray這些的類簇是不起作用的。因為這些類簇類，其實是一種抽象工廠的設計模式。抽象工廠內部有很多其它繼承自當前類的子類，抽象工廠類會根據(jù)不同情況，創(chuàng)建不同的抽象對象來進行使用。例如我們調用NSArray的objectAtIndex:方法，這個類會在方法內部判斷，內部創(chuàng)建不同抽象類進行操作。所以也就是我們對NSArray類進行操作其實只是對父類進行了操作，在NSArray內部會創(chuàng)建其他子類來執(zhí)行操作，真正執(zhí)行操作的并不是NSArray自身，所以我們應該對其“真身”進行操作。

//例

//NSArray+Swizzling.h文件

//NSArray+Swizzling.m文件

// // NSArray+Swizzling.m // RuntimeTest // // Created by Vie on 2017/2/9. // Copyright ? 2017年 Vie. All rights reserved. // #import "NSArray+Swizzling.h" #import <objc/runtime.h> @implementation NSArray (Swizzling) +(void)load{[super load];//通過class_getInstanceMethod()函數(shù)從當前對象中的method list獲取method結構體；//如果是類方法就使用class_getClassMethod()函數(shù)獲取。Method original_Method=class_getInstanceMethod(objc_getClass("__NSArrayI"), @selector(objectAtIndex:));Method swizzling_Method=class_getInstanceMethod(objc_getClass("__NSArrayI"), @selector(swizzling_objectAtIndex:));/*** 我們在這里使用class_addMethod()函數(shù)對Method Swizzling做了一層驗證，如果self沒有實現(xiàn)被交換的方法，會導致失敗。* 而且self沒有交換的方法實現(xiàn)，但是父類有這個方法，這樣就會調用父類的方法，結果就不是我們想要的結果了。* 所以我們在這里通過class_addMethod()的驗證，如果self實現(xiàn)了這個方法，class_addMethod()函數(shù)將會返回NO，我們就可以對其進行交換了。*/if (!class_addMethod([self class], @selector(objectAtIndex:), method_getImplementation(swizzling_Method), method_getTypeEncoding(swizzling_Method))) {method_exchangeImplementations(original_Method, swizzling_Method);}} - (id)swizzling_objectAtIndex:(NSUInteger)index {NSUInteger count=self.count;if (count-1 < index) {//數(shù)組下標越界后執(zhí)行NSLog(@"\n*************%s數(shù)組下標越界 %s", class_getName(self.class), __func__);return nil;} else {//數(shù)組下標沒越界就調用swizzling_objectAtIndex:執(zhí)行objectAtIndex:return [self swizzling_objectAtIndex:index];} } @end

//在main.m文件調用

// // main.m // RuntimeTest // // Created by Vie on 2017/2/7. // Copyright ? 2017年 Vie. All rights reserved. // #import <UIKit/UIKit.h> #import "AppDelegate.h"int main(int argc, char * argv[]) {@autoreleasepool { #pragma mark Method Swizzling測試2NSArray *array = @[@"0",@"1",@"2",@"3"];[array objectAtIndex:4];return 0;} }

//運行結果

2017-02-09 13:29:56.050 RuntimeTest[41085:985169] *************__NSArrayI數(shù)組下標越界 -[NSArray(Swizzling) swizzling_objectAtIndex:]

? ? ? ?9.2.Method Swizzling 錯誤剖析

? ? ? 在上面的例子中，如果只是單獨對NSArray或NSMutableArray中的單個類進行Method Swizzling，是可以正常使用并且不會發(fā)生異常的。如果進行Method Swizzling的類中，有兩個類有繼承關系的，并且Swizzling了同一個方法。例如同時對NSArray和NSMutableArray中的objectAtIndex:方法都進行了Swizzling，這樣可能會導致父類Swizzling失效的問題。

? ? ? 對于這種問題主要是兩個原因導致的，首先是不要在+ (void)load方法中調用[super load]方法，這會導致父類的Swizzling被重復執(zhí)行兩次，這樣父類的Swizzling就會失效。例如下面的兩張圖片，你會發(fā)現(xiàn)由于NSMutableArray調用了[super load]導致父類NSArray的Swizzling代碼被執(zhí)行了兩次。

? ? ?還有一個原因就是因為代碼邏輯導致Swizzling代碼被執(zhí)行了多次，這也會導致Swizzling失效，其實原理和上面的問題是一樣的。

10.總結

? ? ? ? ? 我們之所以讓自己的類繼承NSObject不僅僅因為蘋果幫我們完成了復雜的內存分配問題，更是因為這使得我們能夠用上 Runtime 系統(tǒng)帶來的便利。可能我們平時寫代碼時可能很少會考慮一句簡單的[receiver message]背后發(fā)生了什么，而只是當做方法或函數(shù)調用。深入理解 Runtime 系統(tǒng)的細節(jié)更有利于我們利用消息機制寫出功能更強大的代碼，比如 Method Swizzling 等。

轉載于:https://www.cnblogs.com/douniwanxia/p/6374157.html

總結

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编程问答

iOS,Objective-C Runtime

總結