OC中Runtime浅析

Posted 2020-10-03 lxjshuju

近期了解了一下OC的Runtime，真的是OC中非常强大的一个机制，看起来比較底层，但事实上能够有非常多活用的方式。

什么是Runtime

我们尽管是用Objective-C写的代码，事实上在运行过程中都会被转化成C代码去运行。比方说OC的方法调用都会转成C函数 id objc_msgSend ( id self, SEL op, … ); 而OC中的对象事实上在Runtime中都会用结构体来表示，这个结构体中包括了类名、成员变量列表、方法列表、协议列表、缓存等。

类在Runtime中的表示：

struct objc_class {
    Class isa;//指针，顾名思义。表示是一个什么，
    //实例的isa指向类对象，类对象的isa指向元类

#if !__OBJC2__
    Class super_class;  //指向父类
    const char *name;  //类名
    long version;
    long info;
    long instance_size
    struct objc_ivar_list *ivars //成员变量列表
    struct objc_method_list **methodLists; //方法列表
    struct objc_cache *cache;//缓存
    //一种优化，调用过的方法存入缓存列表，下次调用先找缓存
    struct objc_protocol_list *protocols //协议列表
    #endif
} OBJC2_UNAVAILABLE;
/* Use `Class` instead of `struct objc_class *` */

整个Runtime机制事实上能够挖的点非常多，这里仅仅是简单的介绍一些常见的使用方法，假设将其细细解析，相信一定会对OC的理解加深几个层面。

获取属性/方法/协议列表

最直接的一种使用方法，就是获取我们的结构体中存储的对象的属性、方法、协议等列表，从而获取其全部这些信息。

要获取也比較简单，可是自己尝试之前须要注意几点：

• 一定要自己给类加几个属性、方法，遵循一些协议。否则当然是看不到输出信息的。

• 要使用这些获取的方法。须要导入头文件 #import

#import <objc/runtime.h>

// 输出类的一些信息
- (void)logInfo {
    unsigned int count;// 用于记录列表内的数量，进行循环输出

    // 获取属性列表
    objc_property_t *propertyList = class_copyPropertyList([self class], &count);
    for (unsigned int i = 0; i < count; i++) {
        const char *propertyName = property_getName(propertyList[i]);
        NSLog(@"property --> %@", [NSString stringWithUTF8String:propertyName]);
    }

    // 获取方法列表
    Method *methodList = class_copyMethodList([self class], &count);
    for (unsigned int i; i < count; i++) {
        Method method = methodList[i];
        NSLog(@"method --> %@", NSStringFromSelector(method_getName(method)));
    }

    // 获取成员变量列表
    Ivar *ivarList = class_copyIvarList([self class], &count);
    for (unsigned int i; i < count; i++) {
        Ivar myIvar = ivarList[i];
        const char *ivarName = ivar_getName(myIvar);
        NSLog(@"Ivar --> %@", [NSString stringWithUTF8String:ivarName]);
    }

    // 获取协议列表
    __unsafe_unretained Protocol **protocolList = class_copyProtocolList([self class], &count);
    for (unsigned int i; i < count; i++) {
        Protocol *myProtocal = protocolList[i];
        const char *protocolName = protocol_getName(myProtocal);
        NSLog(@"protocol --> %@", [NSString stringWithUTF8String:protocolName]);
    }
}

方法调用的过程

调用方法分为调用实例方法和调用类方法，在结构体我们能够看到第一个就是一个 isa 指针。会指向类对象或者元类，什么叫元类呢？

每一个实例对象有个isa的指针，他指向对象的类。而类里也有个isa的指针, 指向meteClass(元类)。元类保存了类方法的列表。当类方法被调用时，先会从本身查找类方法的实现，假设没有。元类会向他父类查找该方法。同一时候注意的是：元类（meteClass）也是类，它也是对象。元类也有isa指针,它的isa指针终于指向的是一个根元类(root meteClass)。根元类的isa指针指向本身，这样形成了一个封闭的内循环。

通过isa，就能够不断往上方去回溯自己的父类等，而方法的调用也利用了这个过程：

1. 首先，当然在对象自己缓存的方法列表中去找要调用的方法，找到了就直接运行事实上现。
2. 缓存里没找到。就去上面说的它的方法列表里找，找到了就运行事实上现。

3. 还没找到。说明这个类自己没有了。就会通过isa去向其父类里运行1、2。
4. 假设找到了根类还没找到，那么就是没有了，会转向一个拦截调用的方法，我们能够自己在拦截调用方法里面做一些处理。
5. 假设没有在拦截调用里做处理。那么就会报错崩溃。

以上就是方法调用的过程。我们能够看到的是。所谓重写父类方法，并非抹除了父类方法。父类的方法还是存在的，仅仅是我们在子类里面找到了就不会再去父类里找了，是这个层面的“覆盖”。而我们熟悉的 super 调用父类的方法实现。就是告知要去调用父类实现的标识。

拦截调用与动态加入

上面说到了拦截调用，就是在全部地方都找不到方法的实现的话，会出发拦截调用，能够自己去做一些处理避免程序崩溃。那在什么地方做处理呢？NSObject有四个方法能够用来做处理：

// 调用不存在的类方法时触发。默认返回NO，能够加上自己的处理后返回YES
+ (BOOL)resolveClassMethod:(SEL)sel;

// 调用不存在的实例方法时触发，默认返回NO，能够加上自己的处理后返回YES
+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel;

// 将调用的不存在的方法重定向到一个其它声明了这种方法的类里去。返回那个类的target
- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector;

// 将调用的不存在的方法打包成 NSInvocation 给你，自己处理后调用 invokeWithTarget: 方法让某个类来触发
- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation;

假设我们成功拦截下来了。那我们能够做什么处理呢？这个事实上就是依据详细情况看你要怎么处理了。但这里有一个久闻其名的东西就能够派上用场了：动态加入方法。

我们知道OC是动态的，也就是说非常多东西它不是在编译时去推断，而是在运行时去处理的，这事实上带来了非常大的灵活性。比方这里我们对于一些不存在的方法的调用。就能够动态去加入上一个方法来取代我们要调用的方法。

比方我们加入一个Button，点击事件我们关联到一个没有详细实现的实例方法，这样的情况下假设不做不论什么处理那么点击Button后一定会崩溃。可是假设我们拦截并动态加入一个方法来报警，就不会崩溃了：

@interface ViewController ()
@property (nonatomic, strong) UIButton *logBtn;

- (void)notHas;// 要调用的实例方法。没有详细实现
@end

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];

    // 加入button
    self.logBtn = [[UIButton alloc] initWithFrame:CGRectMake(100, 200, 100, 20)];
    [self.logBtn setTitle:@"測 试" forState:UIControlStateNormal];
    [self.logBtn setTitleColor:[UIColor lightGrayColor] forState:UIControlStateNormal];
    // 加入没有实现的点击事件
    [self.logBtn addTarget:self action:@selector(notHas) forControlEvents:UIControlEventTouchUpInside];
    [self.view addSubview:self.logBtn];

}

// 拦截对不存在的方法的调用
+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel {
    NSLog(@"notFind!");
    // 给本类动态加入一个方法
    if ([NSStringFromSelector(sel) isEqualToString:@"notHas"]) {
        class_addMethod(self, sel, (IMP)runAddMethod, "[email protected]:*");
    }
    // 注意要返回YES
    return YES;
}

// 要动态加入的方法，这是一个C方法
 void runAddMethod(id self, SEL _cmd, NSString *string) {
     NSLog(@"动态加入一个方法来提示");
}

依照上面的处理。点击button后就不会崩溃。而是转到了对 runAddMethod 方法的调用。事实上更明白地说，应该是重现了对要调用的方法的实现，将原本要调用的方法的实现，改为了一个新的实现。class_addMethod 方法的第二个參数是要重写的方法，这里用的就是传进来的參数sel。第三个參数就是重写后的实现。第四个參数是方法的签名。

关联对象

什么叫关联对象？说通俗一点。我们都知道用Category类别能够给一些已经存在的。比方系统的类加入方法，可是不能加入新属性，那怎么加入属性呢？一种直接的方法是继承，但假设仅仅是为了加入一个属性就去做一次继承。还是有点重，这时候，就能够用关联对象的方法。

有两个相关的方法：

• objc_setAssociatedObject 方法用来给类关联一个属性。
• objc_getAssociatedObject 方法用来获取之前关联的属性。

比方说给自己这个类关联一个字符串：

    // 关联对象
    static char associatedObjectKey;
    objc_setAssociatedObject(self, &associatedObjectKey, @"我就是要关联的字符串对象内容", OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC);
    NSString *theString = objc_getAssociatedObject(self, &associatedObjectKey);
    NSLog(@"关联对象：%@", theString);

我们先给self关联了一个字符串内容。然后通过get方法获取了关联的字符串内容。并输出。

从代码中事实上也能够猜到各个參数的意思。self的參数就是要处理的类；associatedObjectKey 的參数事实上就相似于key，用来标识区分你要关联的这个对象；第三个參数是要关联的对象；第四个參数是关联的策略，用命名就能够看出来全是在加入@property属性时用到的一些修饰符，有五种策略：

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

熟悉@property属性修饰符的应该能直接明白了，不熟悉的能够看这篇文章：传送门：iOS中assign、retain、copy、weak、strong的差别以及nonatomic的含义

当然。你也能够和类别一起用。创建两个方法用来关联和获取对象。比方以下这样：

//加入关联对象
- (void)addAssociatedObject:(id)object{
    objc_setAssociatedObject(self, @selector(getAssociatedObject), object, OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC);
}

//获取关联对象
- (id)getAssociatedObject{
    return objc_getAssociatedObject(self, _cmd);
}

这样就既能通过Category类别来加入方法，用一起顺便提供了对属性的加入了。

结

以上是对Runtime的一点浅薄的理解和使用，Runtime的天地应该是非常广阔的。也能挖出非常多高级的使用方法来，对于理解OC的运行机制是非常有帮助的。

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演示样例project：https://github.com/Cloudox/RuntimeDemo
版权全部：http://blog.csdn.net/cloudox_