Objective-C runtime初识

Posted 2020-08-21 一切都是最好的安排

Objective-C Runtime

Describes the macOS Objective-C runtime library support functions and data structures.

 

Overview(概述)

 

以下是官方文档中对Runtime给出的定义

The Objective-C runtime is a runtime library that provides support for the dynamic properties of the Objective-C language, and as such is linked to by all Objective-C apps.

正式runtime这一个库给予了Objective-C language动态的属性, 所有的OC App都可以直接使用它

 

You typically don‘t need to use the Objective-C runtime library directly when programming in Objective-C. This API is useful primarily for developing bridge layers between Objective-C and other languages, or for low-level debugging.

一般programming时不会直接使用到runtime库, runtime这一功能或者属性一般用在跨域语言编程, 或者在较底层的debug中

Note

 

All char * in the runtime API should be considered to have UTF-8 encoding.

在runtime API中所有char类型都是以UTF-8编码的

 

以上是文档中对runtime做的一些简单介绍

 

经过之前看过的其他人对runtime的经验总结和自己的实践, 目前对Runtime的概念:

 

消息动态解析

消息重定向

消息转发

 

动态解析 在运行时(程序运行中)动态地:

给类中的已经定义但尚未实现的方法, 动态地绑定实现方法

给类增加或绑定既未定义也未实现方法, 说简单就是给类增加方法

 

文档中接下来是runtime方法的介绍, 我们在暂停在这里 先对上面几个概念做一个简单的说明

 

在之前必要我们先来看下[receiver message];这句话的实现过程, 也就是消息机制是如何在运作的

 

 1 struct objc_class {
 2     Class isa  OBJC_ISA_AVAILABILITY;
 3 #if !__OBJC2__
 4     Class super_class                                        OBJC2_UNAVAILABLE;
 5     const char *name                                         OBJC2_UNAVAILABLE;
 6     long version                                             OBJC2_UNAVAILABLE;
 7     long info                                                OBJC2_UNAVAILABLE;
 8     long instance_size                                       OBJC2_UNAVAILABLE;
 9     struct objc_ivar_list *ivars                             OBJC2_UNAVAILABLE;
10     struct objc_method_list **methodLists                    OBJC2_UNAVAILABLE;
11     struct objc_cache *cache                                 OBJC2_UNAVAILABLE;
12     struct objc_protocol_list *protocols                     OBJC2_UNAVAILABLE;
13 #endif
14 } OBJC2_UNAVAILABLE;

每一个NSObject对象都有成员变量列表, 方法列表, 缓存, 接口列表

方法列表中存储方法的指针(IMP)

缓存中存储的是曾经被调用的方法

 

[receiver message];会被转换成消息发送的模式:

id objc_msgSend(id self, SEL _cmd, …);

 

 

当对象接收到消息时会按照以下顺序依次检查, 在任何一个环节如果被响应则结束 否则报错

-> 对象接收到消息

-> 查看缓存中是否有匹配的方法, 如果有则响应 否则继续

-> 查看方法列表中是否有匹配的方法, 如果有则响应 否则继续

-> 查看父类中是否有匹配的方法, 如果有则响应 否则继续

->进入动态解析 + (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel, 如果有指定动态解析方法则响应 否则继续

->进入消息重定向 - (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector, 如果有指定消息接收对象则将消息转由接收对象响应 否则继续

->开始消息转发 - (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation, 如果有指定转发对象则转发给该对象响应, 否则抛出异常

 

再消息转发前我们有两次机会来修改或者设定对象方法的实现

 

下面再逐一说说

动态解析

假如我们有一个ClassA, 在它的头文件中我们定义了一个- (void)printName;方法, 但我们并没有在.m文件中让它实现

如果我们直接在Viewcontroller中使用[[ClassA new] printName];程序不会出错 但也不会做任何事情

 我们可以重写resolveInstanceMethod:或者resolveClassMethod:方法, 在这里我们给printName方法添加实现

 1 /**
 2  要动态绑定的方法
 3 
 4  @param self 要绑定方法的对象
 5  @param _cmd 方法信息
 6  */
 7 void dynamicMethodIMP(id self, SEL _cmd) {
 8     
 9     NSLog(@"SEL: %s method is added", sel_getName(_cmd));
10     NSLog(@"Name: Jackey");
11 }
12 
13 
14 /**
15  动态绑定和解析方法
16 
17  @param sel 方法信息
18  @return 是否已经处理该方法
19  */
20 + (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel {
21     
22     NSLog(@"SEL: %s method does not exist", sel_getName(sel));
23     
24     if (sel == @selector(printName)) {
25         
26         class_addMethod ([self class], sel, (IMP) dynamicMethodIMP, "[email protected]:");
27         return YES;
28     }
29     
30     return [super resolveInstanceMethod:sel];
31 }

这样我们再运行[[ClassA new] printName];就会输出Name: Jackey

 

重定向:

如果经过动态解析后, 消息还没有被响应就会进入到重定向阶段

我们可以重写- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector将消息重定向给可以响应的对象

 1 /**
 2  方法重定向
 3 
 4  @param aSelector 方法信息
 5  @return 返回重定向后要相应的对象
 6  */
 7 - (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector {
 8     
 9     NSLog(@"Current class can‘t response to SEL: %s", sel_getName(aSelector));
10     
11     if (aSelector == @selector(printRightName)) {
12         
13         NSLog(@"Forward to target: %@", [ClassB class]);
14         return [ClassB new];
15     }
16     
17     return [super forwardingTargetForSelector:aSelector];
18     
19 }

 

最后如果前面都没有处理就会进入到消息转发,  我们可以通过重写

- (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)selector;

- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation;

来自定义

 1 /**
 2  转发前, 获取方法签名
 3 
 4  @param selector 方法信息
 5  @return NSInvocation消息对象
 6  */
 7 - (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)selector {
 8     
 9     NSString *sel = NSStringFromSelector(selector);
10     if ([sel rangeOfString:@"set"].location == 0){
11         
12         return [NSMethodSignature signatureWithObjCTypes:"[email protected]:@"];
13     }
14     else{
15         
16         return [NSMethodSignature signatureWithObjCTypes:"@@:"];
17     }
18 }
19 
20 /**
21  转发
22 
23  @param anInvocation 消息对象
24  */
25 - (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation {
26     
27     NSLog(@"No class can‘t response to SEL: %s", sel_getName([anInvocation selector]));
28     
29     ClassC *c = [ClassC new];
30     if ([c respondsToSelector:[anInvocation selector]]) {
31         
32         NSLog(@"method apply deliver to %@", [ClassC class]);
33         [anInvocation invokeWithTarget:c];
34     }
35     
36     else {
37         
38         [super forwardInvocation:anInvocation];
39     }
40 }

消息的转发弥补了OC不能多继承的问题

 

最后我们来看下Method Swizzling

我们可以直接修改方法的指针, 让一个方法名指向其他的方法实现

1 Method ori_method = class_getInstanceMethod([ClassB class], @selector(printRightName));
2 Method my_method  = class_getInstanceMethod([ClassC class], @selector(printFamilyName));
3     
4 method_exchangeImplementations(ori_method, my_method);
5     
6 [[ClassB new] printRightName];

使用method_exchangeImplementation交换了两个对象方法的指针

printRightName执行的实际是printFamilyName