初识 Runtime

Posted 2020-11-01 scott-mr

前言

之前在看一些第三方源码的时候，时不时的能碰到一些关于运行时相关的代码。于是乎，就阅读了一些关于运行时的文章，感觉写的都不错，写此篇文章为了记录一下，同时也重新学习一遍。

Runtime简介

• Runtime简称运行时，OC就是运行时机制。
• C语言中函数的调用在编译的时候就会决定调用哪个函数。
• 对于OC来说，属于动态调用过程，在编译的时候并不能决定调用哪个函数，只有真正运行的时候才会根据函数的名称找到对应的函数来调用。
• 事实证明：
  1. 在编译阶段，OC可以调用任何函数，即使这个函数并未实现，只要申明就不会报错。
  2. 在编译阶段，C语言调用未实现的函数就会报错。

Runtime的作用

发送消息

• 方法调用的本质就是向对象发送消息。
• objc_msgSend,只有对象才能发送消息，因此以objc开头。注意：在oc中，不论是实例对象还是Class，都是id类型的对象

• 让我们来看看方法调用转化成运行时的代码，看看调用方法的真面目吧。

  1. 新建一个命令行工程

  2. 然后在main方法里面写上

     int main(int argc, const char * argv[]) {
         @autoreleasepool {
             NSObject *obj = [[NSObject alloc] init];
         }
         return 0;
     }

  3. 用终端跳转到工程所在的根目录，然后命令行运行clang -rewrite-objc main.m

  4. 然后ls查看一下当前目录可以看到有一个main.cpp文件，我们用open main.cpp打开该文件，可以看到一大串代码，我们可以直接翻到底部，可以看到这样的代码：

     int main(int argc, const char * argv[]) {
         /* @autoreleasepool */ { __AtAutoreleasePool __autoreleasepool; 
                 NSObject *obj = ((NSObject *(*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend)((id)((NSObject *(*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend)((id)objc_getClass("NSObject"), sel_registerName("alloc")), sel_registerName("init"));
             }
             return 0;
     }

  5. 删除掉一些强制转换，将上面的代码简化后：

     int main(int argc, const char * argv[]) {
         /* @autoreleasepool */ { __AtAutoreleasePool __autoreleasepool; 
                 NSObject *obj = objc_msgSend(objc_getClass("NSObject"), sel_registerName("alloc")), sel_registerName("init"));
             }
         return 0;
         }

总结：到这里，我们可以看到调用方法的本质就是发送消息了，并且可以看到我们写的

    NSObject *obj = [[NSObject alloc] init];

上面这条语句发送了两次消息，第一次发送了alloc消息，第二次发送了init消息。

给分类添加属性

相信大家都知道分类是不可以添加属性的，不过我们可以通过运行时，给分类动态的添加属性。

原理：给一个分类声明属性，其本质就是给这个类添加关联，并不是直接把这个值的内存空间添加到类存空间。

实践

• 我们给NSObject添加一个分类，然后声明一个name属性。

      #import <Foundation/Foundation.h>
      @interface NSObject (Extension)
      @property (nonatomic, copy) NSString *name;
      @end

• 我们创建一个NSObject对象，然后给name属性赋值，并且打印name的值。
  我们可以看到编译成功，但是运行的时候就会华丽丽的崩溃，这就是所谓的不能给分类添加属性的原因了。不过我们可以通过运行时实现。

• 接下来我们在.m文件重写name属性的setter以及getter方法。

      #import "NSObject+Extension.h"
      #import <objc/runtime.h>
      static const char *key = "name";
      @implementation NSObject (Extension)
      -(NSString *)name {
          // 根据关联的key，获取关联的值
          return objc_getAssociatedObject(self, key);
      }
      -(void)setName:(NSString *)name {
          // 第一个参数：给哪个对象添加关联
          // 第二个参数：关联的key，通过这个key获取
          // 第三个参数：关联的value
          // 第四个参数:关联的策略
          objc_setAssociatedObject(self, key, name, OBJC_ASSOCIATION_COPY_NONATOMIC);
      }
      @end

• 运行程序，编译成功，运行也成功。

动态添加方法

• 开发使用场景: 如果一个类方法非常多，加载该类到内存的时候比较耗费资源，需要给每个方法生成映射表，可以使用运行时给该类动态添加方法来解决。(ps:我感觉这个在开发中不常用)

实践

• 创建一个继承NSObject的Student类，声明一个study方法。

      #import <Foundation/Foundation.h>
      @interface Student : NSObject
      -(void)study;
      @end

• 创建一个Student对象，调用study方法。

      Student *s = [[Student alloc] init];
     [s performSelector:@selector(study)];

  此时会出现一个经典的报错：

      -[Student study]: unrecognized selector sent to instance 0x7fd719cbb2f0

  错误原因:调用一个未实现的实例方法

• 我们在Student类.m文件动态添加study方法的实现。

      #import "Student.h"
      #import <objc/runtime.h>
      @implementation Student
      // void(*)()
      // 默认方法都有两个隐式参数，
      void studyStudent(id self, SEL sel){
          NSLog(@"%@--%@",self,NSStringFromSelector(sel));
      }
      // 当一个对象调用未实现的方法，会调用该方法处理，并且会把对应的方法列表传进来，我们可以在这个方法里判断，未实现的方法是不是我们想要动态添加的方法。
      +(BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel {    
          if (sel == @selector(study)) {
              // 第一个参数：给哪个类添加方法
              // 第二个参数：添加方法的方法编号
              // 第三个参数：添加方法的函数实现（函数地址）
              // 第四个参数：函数的类型，(返回值+参数类型) v:void @:对象->self :表示SEL->_cmd
              class_addMethod(self, @selector(study), studyStudent, "[email protected]:");
              // 注意：此处需要马上结束此方法(否则，如果存在继承关系的话，会调用到父类去)
              return YES;
          }
          return [super resolveInstanceMethod:sel];
      }
      @end        

  交换方法实现

• 交换方法实现，也就是所谓的Method Swizzling。
• 场景一：如果你整个项目都做完了，然后产品经理告诉你想统计每一个页面停留的时长。

• 场景二：系统自带的方法功能不够，给系统自带的方法扩展一些功能，并且保持原有功能。

实践

场景一：统计整个项目每一个页面停留时长。(解决方法也不是唯一的)

• 方式一：找到所有的控制器，然后写上：

      -(void)viewWillAppear:(BOOL)animated {
         [super viewWillAppear:animated];
         [MobClick beginLogPageView:NSStringFromClass([self class])];
      }
      -(void)viewWillDisappear:(BOOL)animated {
         [super viewWillDisappear:animated];
         [MobClick endLogPageView:NSStringFromClass([self class])];
      }

  然后我们一个项目可能有几十个甚至上百个页面需要统计，我们总不可能每个页面都这样写吧。于是乎，就有了方式二。

• 方式二：所有的界面都继承于一个基类，然后在基类中写上

      -(void)viewWillAppear:(BOOL)animated {
         [super viewWillAppear:animated];
         [MobClick beginLogPageView:NSStringFromClass([self class])];
      }
      -(void)viewWillDisappear:(BOOL)animated {
         [super viewWillDisappear:animated];
         [MobClick endLogPageView:NSStringFromClass([self class])];
      }

  可是一开始写项目的时候，并没有使用到继承，所以又papapa地就整个项目的控制器都继承于一个基类，重复地将每一个控制器的继承都该成了我们创建的基类。但是，这样解决真的好么，有可能我们有些界面是继承自UITableViewController的，UICollectionViewController，等等。那么你就可能会对这些控制器再单独的写上面的代码了。

  好不容易将整个项目改过来了，然后某天，公司来了一位新人，你告诉他所有的类都要继承自你写的那个基类，新手总是会不经意地犯错误(也有可能是人家还没有习惯)，有些类忘记继承了，后期排查起来费力费时。那么有没有更好地解决方式呢？方式三就可以处理这种问题。

• 方式三：使用Method Swizzling实现，给UIViewController写一个分类。

      #import "UIViewController+Help.h"
      #import <objc/runtime.h>
      @implementation UIViewController (Help)
      +(void)load {
          static dispatch_once_t onceToken;
          dispatch_once(&onceToken, ^{
              Class class = [self class];
              methodSwizzling(class, @selector(viewWillAppear:), @selector(scott_viewWillAppear:));
              methodSwizzling(class, @selector(viewWillDisappear:), @selector(scott_viewWillDisappear:));
          });
      }
      void methodSwizzling(Class class, SEL originSelector, SEL swizzSelector){
          Method originMethod = class_getInstanceMethod(class, originSelector);
          Method swizzMethod = class_getInstanceMethod(class, swizzSelector);
          BOOL isAddMethod = class_addMethod(class, originSelector, method_getImplementation(swizzMethod), method_getTypeEncoding(swizzMethod));
          if (isAddMethod) {
              class_replaceMethod(class, swizzSelector, method_getImplementation(originMethod), method_getTypeEncoding(originMethod));
          }else{
              method_exchangeImplementations(originMethod, swizzMethod);
          }
      }
      -(void)scott_viewWillAppear:(BOOL)animated {
          [self scott_viewWillAppear:animated];
          NSLog(@"调用自定义viewWillAppear");
      }
      -(void)scott_viewWillDisappear:(BOOL)animated {
          [self scott_viewWillDisappear:animated];
          NSLog(@"调用自定义viewWillDissappear");
      }
      @end

字典转模型

这个单独开一篇给大家讲讲吧。

结束语

希望通过本文能让大家学习到一些关于Runtime的知识，如果有什么疑问，欢迎大家一起讨论。