Runtime 介绍

Posted 2020-07-20

1.简介

 

Objc是一门动态语言，所以它总是想办法把一些决定工作从编译连接推迟到运行时。也就是说只有编译器是不够的，还需要一个运行时系统 (runtime system) 来执行编译后的代码。这就是 Objective-C Runtime 系统存在的意义，它是整个Objc运行框架的一块基石。

 1>OC 是一个全动态语言，OC 的一切都是基于 Runtime 实现的
平时编写的OC代码, 在程序运行过程中, 其实最终都是转成了runtime的C语言代码, 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是一套比较底层的纯C语言API, 属于1个C语言库, 包含了很多底层的C语言API
3>runtimeAPI的实现是用C和汇编，是一套苹果开源的框架(http://opensource.apple.com/tarballs/objc4/)

2.头文件

常用的函数定义在message.h和runtime.h这两个头文件中。

message.h中主要包含了一些向对象发送消息的函数，这是OC对象方法调用的底层实现。

runtime.h是运行时最重要的文件，其中包含了对运行时进行操作的方法

 

2.1操作对象的类型的定义

/// An opaque type that represents a method in a class definition.

///一个类型，代表着类定义中的一个方法

typedef struct objc_method *Method;

 

/// An opaque type that represents an instance variable.

///代表实例(对象)的变量

typedef struct objc_ivar *Ivar;

 

/// An opaque type that represents a category.

///代表一个分类

typedef struct objc_category *Category;

 

/// An opaque type that represents an Objective-C declared property.

///代表OC声明的属性

typedef struct objc_property *objc_property_t;

// Class代表一个类，它在objc.h中

这样定义的 typedef struct objc_class *Class;

 

2.2函数的定义

对对象进行操作的方法一般以object_开头

对类进行操作的方法一般以class_开头

对类或对象的方法进行操作的方法一般以method_开头

对成员变量进行操作的方法一般以ivar_开头

对属性进行操作的方法一般以property_开头

对协议进行操作的方法一般以protocol_开头

 

3.应用

3.1获取属性\\成员标量列表

获取成员变量的列表可以使用class_copyIvarList函数，

获取属性列表可以使用class_copyPropertyList函数；

示例：

Class classPerson = NSClassFromString(@"Person"); // 与下面一句效果一样,可以不用导入头文件

        //    Class clazz = Person.class;

        unsigned int count = 0;

        Ivar *ivarList = class_copyIvarList(classPerson, &count); // 获取成员变量数组

        for (int i = 0; i < count; i++) {

            const char *cname = ivar_getName(ivarList[i]); // 获取成员变量的名字

            NSString *name = [NSString stringWithUTF8String:cname];

            NSLog(@"%@", name);

        }

        

        objc_property_t *propertyList = class_copyPropertyList(classPerson, &count); // 获取属性数组

        for (int i = 0; i < count; i++) {

            const char *cname = property_getName(propertyList[i]);

            NSString *name = [NSString stringWithUTF8String:cname];

            NSLog(@"%@", name);

        }

 

 

@property会做三份工作： 
1.生成一个带下划线的成员变量 
2.生成这个成员变量的get方法 
3.生成这个成员变量的set方法

因此会输出三个成员变量_height、_age和_name

ivarList可以获取到@property关键字定义的属性 ，而propertyList不可以获取到成员变量。也就是：使用ivarList是可以将所有的成员变量和属性都获取的。

当属性是readonly的而且重写了getter时，这种情况还是会遇见的，比如一个属性是计算型属性，需要依赖其他属性的值计算而来。此时生成的带下划线的成员变量就不在了， 通过ivarList不能获取该属性了。因此当有这种值的时候，无论使用ivarList还是使用propertyList都无法获取全部的属性或变量。

在进行下一个话题之前：先需要弄清楚另一个问题:对于一个readonly的属性，到底是didSet+set好，还是重写getter好?

大部分的readonly的属性是计算型的，依旧是依赖于其他属性，因此可以使用didSet+set，也就是在其他属性的set方法内，将本属性set。 但是didSet+set有时候完全没有必要，不符合懒加载的规则，浪费了计算能力，用重写getter的方法好一些。 因此重写getter总是会好一点。

回归正题：在KVC时，想要获取全部的成员变量和属性， 怎么办呢？

首先要了解setValue: forKeyPath:方法的底层实现:以name属性为例
1.首先先去类的方法列表去寻找有木有setName:,如果有，就直接调用[person setName:value]
2.找找有没有带下划线的成员变量_name,如果有 _name = value;
3.找有没有成员变量name,如果有 name = value;
4.如果都没有找到，就直接报错。
因此对于readonly的又重写了getter的属性而言：如果对propertyList的属性一次使用kvc，就会报错，因此为保证代码正常，不能使用propertyList的属性进行kvc；
另外：这种属性本来就是计算型的了，为什么还有为它赋值呢，因此对它进行kvc也不合情理。
当使用ivaList时，直接就无法获取到这种属性，因此是kvc的最佳方案。再者，使用propertyList无法获取成员变量(_height)，无法对成员变量进行赋值。而使用ivaList是可以将该赋值的成员变量都获取的。

以上就是使用ivar还是使用property进行kvc的论证。

话题外： 很多类 有些成员变量 既没有暴露给外部调用的getter又没有setter，只是用@private声明了一下：为什么？？
猜测是：是方法调用时使用的中间变量，因为是跟随对象产生，不适合使用静态static，又因为外部不会使用，所以没必要给外部提供接口，但是可能有好几个方法都需要这个量，不适合做局部变量，所以就这样定义了。

对于这种情况，要想不对这种成员变量赋值，在KVC时又可以这样改进一下，通过ivarList获取，去掉propertyList中没有的成员变量，这样就过滤掉了上面的那种成员变量了。

3.1.1  应用1:KVC字典转模型

获取属性\\成员列表一个重要的应用就是，一次取出模型中的属性\\成员变量，根据它的名字获取字典中的key然后取出字典中这个key对应的value，使用setValue: forKeyPath:方法设置值。为什么要这样，而不再使用方法setValuesForKeysWithDictionary:。因为在setValuesForKeysWithDictionary:方法内部会执行这样一个过程
遍历字典里面的所有key,一个一个取出来,遍历每个key按照以下过程
1.取出key,
2.取出key的value，即dict[key]，直接给模型的属性\\成员变量赋值
3.怎么给模型的属性赋值，使用方法setValue:value forKeyPath:key进行赋值，这个方法的执行过程在前面已经提到。

因此，开发中经常遇到的字典中的key比模型中多时，会出现的 this class is not key-value compliant for ‘xxx’这个bug就很好解释了，通常是因为字典中的key，比模型中的属性\\成员变量多。那么当模型中的属性比字典中多时，使用setValuesForKeysWithDictionary:会不不会有bug呢？经测试：当多出来的属性是对象数据类型时，为null，当属性是基本数据类型时，会有一个系统默认值(如int为0)。

3.1.2 应用：NScoding归档和解档

获取属性\\成员列表另外一个重要的应用就是进行归档和解档，其原理和上面的kvc基本上一样

3.2  交换方法实现

 

交换方法实现的需求场景：自己创建了一个功能性的方法，在项目中多次被引用，当项目的需求发生改变时，要使用另一种功能代替这个功能，要求是不改变旧的项目(也就是不改变原来方法的实现)。

可以在类的分类中，再写一个新的方法(是符合新的需求的),然后交换两个方法的实现。这样，在不改变项目的代码，而只是增加了新的代码 的情况下，就完成了项目的改进。

交换两个方法的实现一般写在类的load方法里面，因为load方法会在程序运行前加载一次，而initialize方法会在类或者子类在 第一次使用的时候调用，当有分类的时候会调用多次

3.3 类\\对象的关联对象

关联对象不是为类\\对象添加属性或者成员变量(因为在设置关联后也无法通过ivarList或者propertyList取得) ，而是为类添加一个相关的对象，通常用于存储类信息，例如存储类的属性列表数组，为将来字典转模型的方便。 例如，将属性的名称存到数组中设置关联

objc_setAssociatedObject方法的参数解释:

第一个参数id object, 当前对象
第二个参数const void *key, 关联的key，是c字符串 
第三个参数id value, 被关联的对象 
第四个参数objc_AssociationPolicy policy关联引用的规则

3.4 动态添加方法，拦截未实现的方法

每个类都有都有一下两个类方法(来自NSObject)
+ (BOOL)resolveClassMethod:(SEL)sel 
+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel
以上两个一个使用于类方法，一个适用于对象方法。在代码中调用没有实现的方法时，也就是sel标识的方法没有实现 都会现调用这两个方法中的一个(如果是类方法就调用第一个，如果是对象方法就调用第二个)拦截。 通常的做法是在resolve的内部指定sel对应的IMP，从而完成方法的动态创建和调用两个过程，也可以不指定IMP打印错误信息后直接返回。

每个方法的内部都默认包含两个参数，被称为隐式参数
id类型self(代表类或对象)和SEL类型的_cmd(方法编号)

class_addMethod函数参数的含义:

第一个参数Class cls, 类型
第二个参数SEL name, 被解析的方法
第三个参数 IMP imp, 指定的实现
第四个参数const char *types,方法的类型，具体参照类型的codeType那张图，但是要注意一点：Since the function must take at least two arguments—self and _cmd, the second and third characters must be “@:” (the first character is the return type).译为：因为函数必须至少有两个参数self和_cmd,第二个和第三个字符必须是“@:”。如果想要再增加参数，就可以从实现的第三个参数算起，看下面的例子就明白。
返回值：YES if the method was found and added to the receiver, otherwise NO.

3.5 动态创建一个类

动态创建一个类，为这个类添加成员变量和方法，并创建这个类型的对象 

参考文献：http://www.cnblogs.com/Mike-zh/p/4557014.html