iOS Runtime 初识与应用

什么是 Runtime

什么是运行时呢？从字面意思来看，就是一个程序在其运行的过程当中所作的一些事情。而苹果在 object—C 中提供了一套纯 c 语言的 api，这套 api 即为 runtime。

在 iOS 开发的过程当中，正式由于runtime 的特性，让 object-C 具备了吸引人的魅力。使得咱们能够真正作到玩语言，作出高逼格的花样，快乐就完了～

要了解运行时，咱们得先了解 object-C 的消息机制，能够看下面的流程：

一、编译器会先将代码 [obj doSomeThing] 转化为 objc_msgSend(obj, @selector (doSomeThing)) 函数去执行。

二、在 objc_msgSend() 函数中,首先经过 obj 的 isa 指针找到 obj 对应的 class。

三、在 class 中会先去 cache 中 经过 SEL 查找对应函数 doSomeThing（cache 中method 列表是以 SEL 为 key 经过 hash 表来存储的，这样能提升函数查找速度），若 cache 中未找到。再去 class 中的消息列表 methodList 中查找，若 methodList 中未找到，则取 superClass 中查找。若能找到，则将 doSomeThing 加入到 cache中，以方便下次查找，并经过 method 中的函数指针跳转到对应的函数中去执行。

看完上面的流程，可能会迷惑里面提到的一下字端是什么意思，那咱们来看一下一个 OC 类中都包含了什么？

能够先看类结构体 struct objc_class。虽然该结构体中有许多变量，可是从变量名中咱们能够大概理解其含义，结构体里包含了 指像父类的指针、类名、版本等等信息，里面有些变量会在下面的应用中进行用到。

下面就让咱们来看看 runtime 的具体应用吧～

Runtime 的应用

Runtime 的功能很是强大，这也是魅力所在，它可以在程序运行的时候，获取一个类中的全部信息，而且可以根据开发者意愿去修改。脑洞多大，变化就能多大～

接下来，本文主要就下面几点进行讲解：

（1）使用 class_addMethod 函数在运行时对函数进行动态增长新函数

（2）消息转发

（3）使用 class_copyPropertyList 及 property_getName 获取类的属性列表及每一个属性的名称

（4） 使用 class_copyMethodList 获取类的全部方法列表

（5） Method Swizzling

动态添加方法 - class_addMethod

首先来看一下 API 文档解释

先看下函数中的各个参数的含义：

Class _Nullable cls：传入的是一个类，也就是你想要在哪一个类里进行添加方法

SEL _Nollnull name：想要添加的方法名字

IMP _Nonnull imp：imp 是 Implement 缩写，表示指向方法的实现地址

const char * _Nonnull types：对于参数与返回值的描述。举个例子："v@:"，表示的是返回值为 void 而且没有参数。

下面看一下具体的调用：

这里要给 HJXPerson 类动态添加一个 sayHello 的方法。首先要拿到添加的方法 sayHello 的 IMP 指针，而后调用相应的接口去添加方法。

（注：当要执行动态添加方法的时候，须要用 performSelector 来进行调用，由于 performSelector 是运行时系统负责去找方法的，在编译时候不作任何校验；若是直接调用编译是会自动校验）

消息转发

文章开头介绍了 Objective-C 中调用一个方法的流程，但若是最后都没有找到对应方法，咱们的程序都会 crash 并抛出信息没有找到对应的方法。其实在 crash 以前还会进行一套流程，那就是消息转发。转发流程图以下：

下面将分别结合代码事例进行介绍这几种方法的处理：

• resolveInstanceMethod

此为消息转发的先导，也叫动态决议机制。见下面例子：

在 HJXPerson 类中并无声明 eat 这个函数，因此在实例调用方法的时候会进入到这个回调之中。

其实，objective-c 的方法就是至少带有两个参数（self 和 cmd）的普通的 C 函数。所以在代码中提供这样一个 C 函数 dynamicMethodIMPEat，让它来充当对象方法 eat 这个 selector 的动态实现。

由于 eat 是被对象所调用，因此它被认为是一个对象方法，于是应该在 resolveInstanceMethod 方法中为其提供实现。

• forwardingTargetForSelector

这个方法只能让咱们把消息转发到另外一个能处理这个消息的对象，可是没法处理消息的内容，好比参数和返回值。例子以下：

该类为 HJXCat 类，里面声明了 “useTool” 这个方法但并无实现，因此在未添加 resolveInstanceMethod 处理的时候，会进入到 forwardingTargetForSelector 方法中，而后能够根据传入的 aSelector，来转交给其余类去处理相应的方法。

（注：返回的为想要把方法交给的类的一个实例对象）

• forwardInvocation

先看下工程代码

forwardInvocation 的总体流程和 forwardingTargetForSelector 基本上是差很少的。经过 aSelector 来进行判断是否要进行转发，而后进行手动签名。而后在 anInvocation 中能够获取到函数传里过程当中全部信息。

forwardingTargetForSelector 和 forwardInvocation 区别：

快速转发：forwardingTargetForSelector 仅支持一个对象的返回，也就是说消息只能被转发给一个对象、没法处理消息的内容，好比参数和返回值。

普通转发：forwardInvocation 能够将消息同时转发给任意多个对象。

消息转发总结

• 首先看是否为该 selector 提供了动态方法决议机制，若是提供了则转到 2；若是没有提供则转到 3；

• 若是动态方法决议真正为该 selector 提供了实现，那么就调用该实现，完成消息发送流程，消息转发就不会进行了；若是没有提供，则转到 3；

• 其次看是否为该 selector 提供了消息转发机制，若是提供了消息了则进行消息转发，此时，不管消息转发是怎样实现的，程序均不会 crash。（由于消息调用的控制权彻底交给消息转发机制处理，即便消息转发并无作任何事情，运行也不会有错误，编译器更不会有错误提示。）；若是没提供消息转发机制，则转到 4；

• 运行报错：没法识别的 selector，程序 crash

property_getName 及 class_copyMethodList

这两个函数总从字面意思上，能够看出分别是获取一个类中的全部属性名称及方法名。这两个方法能够算是基础，让你能够知道一个类内的全部属性及方法，以便你接下来能够为所欲为的对于其修改，修改哪里。

下面为调用方法来获取 HJXCat 中的属性及方法：

（上面的各个属性都是声明在 .m 文件中的）

iOS 黑魔法 - Method Swizzling

首先让咱们来看下方法交换的原理：

• 在 Objective-C 中调用一个方法，实际上是向一个对象发送消息，查找消息的惟一依据是 selector 的名字。利用 Objective-C 的动态特性，能够实如今运行时偷换 selector 对应的方法实现，达到给方法挂钩的目的。

• 每一个类都有一个方法列表，存放着 selector 的名字和方法实现的映射关系。IMP 有点相似函数指针，指向具体的 Method 实现。

归根结底，都是偷换了 selector 的 IMP

跟消息转发相比，Method Swizzling 的作法更为隐蔽，甚至有些冒险，也增大了debug的难度。

下面咱们来看一下代码部分：

就这么简简单单几行，就可以实现方法的交换。原有的 eat 方法在调用 hasEatenFull 方法后，就与 play 方法进行了交换，再次执行 eat 方法，其实就是调用了 play 方法。

虽然 Swizzling 能够任你喜欢的去弄，想要玩起来，anyway，均可以。可是开发工程中，咱们须要先好好的去想想，能不能利用良好的代码和架构设计来实现，或者是深刻语言的特性来实现。好用，可是不能滥用。

后记

Runtime 在代码运行的时候，最大提供给咱们操做性，能够帮助咱们理解代码的运行，窥探咱们看不到的代码，扩展更多更有趣的功能。

代码玩起来，快乐就完啦～用好，不滥用～

Article by 夏风_Me