Runtime介绍
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1.Runtime简介
由于Objc是一门动态语言，因此它老是想办法把一些决定工做从编译链接推迟到运行时。也就是说只有编译器是不够的，还须要一个运行时系统 (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。ios
Runtime其实有两个版本:“modern”和 “legacy”。咱们如今用的 Objective-C 2.0 采用的是现行(Modern)版的Runtime系统，只能运行在 iOS 和 OS X 10.5 以后的64位程序中。而OS X较老的32位程序仍采用 Objective-C 1中的（早期）Legacy 版本的 Runtime 系统。这两个版本最大的区别在于当你更改一个类的实例变量的布局时，在早期版本中你须要从新编译它的子类，而现行版就不须要。面试
Runtime基本是用C和汇编写的，可见苹果为了动态系统的高效而做出的努力。你能够在这里下到苹果维护的开源代码。苹果和GNU各自维护一个开源的runtime版本，这两个版本之间都在努力的保持一致。api
2.Runtime相关的头文件
ios的sdk中 usr/include/objc文件夹下面有这样几个文件数组
List.h NSObjCRuntime.h NSObject.h Object.h Protocol.h a.txt hashtable.h hashtable2.h message.h module.map objc-api.h objc-auto.h objc-class.h objc-exception.h objc-load.h objc-runtime.h objc-sync.h objc.h runtime.h
都是和运行时相关的头文件，其中主要使用的函数定义在message.h和runtime.h这两个文件中。 在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做的方法。 主要包括：框架
1.操做对象的类型的定义
/// An opaque type that represents a method in a class definition. 一个类型，表明着类定义中的一个方法 typedef struct objc_method *Method; /// An opaque type that represents an instance variable.表明实例(对象)的变量 typedef struct objc_ivar *Ivar; /// An opaque type that represents a category.表明一个分类 typedef struct objc_category *Category; /// An opaque type that represents an Objective-C declared property.表明OC声明的属性 typedef struct objc_property *objc_property_t; // Class表明一个类，它在objc.h中这样定义的 typedef struct objc_class *Class; struct objc_class { Class isa OBJC_ISA_AVAILABILITY; #if !__OBJC2__ Class super_class OBJC2_UNAVAILABLE; const char *name OBJC2_UNAVAILABLE; long version OBJC2_UNAVAILABLE; long info OBJC2_UNAVAILABLE; long instance_size OBJC2_UNAVAILABLE; struct objc_ivar_list *ivars OBJC2_UNAVAILABLE; struct objc_method_list **methodLists OBJC2_UNAVAILABLE; struct objc_cache *cache OBJC2_UNAVAILABLE; struct objc_protocol_list *protocols OBJC2_UNAVAILABLE; #endif } OBJC2_UNAVAILABLE; 这些类型的定义，对一个类进行了彻底的分解，将类定义或者对象的每个部分都抽象为一个类型type，对操做一个类属性和方法很是方便。
OBJC2_UNAVAILABLE标记的属性是Ojective-C 2.0不支持的,但实际上能够用响应的函数获取这些属性，例如：若是想要获取Class的name属性，能够按以下方法获取:
Class classPerson = Person.class; // printf("%s\n", classPerson->name); //用这种方法已经不能获取name了 由于OBJC2_UNAVAILABLE const char *cname = class_getName(classPerson); printf("%s", cname); // 输出:Person
2.函数的定义
对对象进行操做的方法通常以object_开头函数
对类进行操做的方法通常以class_开头布局
对类或对象的方法进行操做的方法通常以method_开头测试
对成员变量进行操做的方法通常以ivar_开头this
对属性进行操做的方法通常以property_开头开头
对协议进行操做的方法通常以protocol_开头
根据以上的函数的前缀 能够大体了解到层级关系。对于以objc_开头的方法，则是runtime最终的管家，能够获取内存中类的加载信息,类的列表，关联对象和关联属性等操做。
例如：使用runtime对当前的应用中加载的类进行打印，别被吓一跳。
- (void)touchesBegan:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event { unsigned int count = 0; Class *classes = objc_copyClassList(&count); for (int i = 0; i < count; i++) { const char *cname = class_getName(classes[i]); printf("%s\n", cname); } }
3.技术点和应用场景
在如下的代码中，都用到了Person类，Person类知识简单的定义了一个成员变量和两个属性
@interface Person : NSObject { @private float _height; } @property (nonatomic, copy) NSString *name; @property (nonatomic, assign) int age; @end
3_1.获取属性\成员变量列表
对于获取成员变量的列表可使用class_copyIvarList函数，若是想要获取属性列表可使用
class_copyPropertyList函数，使用的示例以下：
- (void)touchesBegan:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event { Class classPerson = NSClassFromString(@"Person"); // 与下面一句效果同样,能够不用导入头文件 // 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); } NSLog(@"-------------------分割线------------------"); 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); } } 以上代码的输出为：
2015-06-05 22:28:16.194 runtime终极[4192:195757] _height 2015-06-05 22:28:16.195 runtime终极[4192:195757] _age 2015-06-05 22:28:16.195 runtime终极[4192:195757] _name 2015-06-05 22:28:16.195 runtime终极[4192:195757] -------------------分割线------------------ 2015-06-05 22:28:16.195 runtime终极[4192:195757] name 2015-06-05 22:28:16.195 runtime终极[4192:195757] age
为何会有上面的输出结果，由于@property会作三份工做：
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
所以会输出三个成员变量_height、_age和_name。须要注意的是属性名是不带下划线的，和定义时的名字同样。所以能够说：ivarList能够获取到@property关键字定义的属性 ，而propertyList不能够获取到成员变量。也就是：使用ivarList是能够将全部的成员变量和属性都获取的。
当属性是readonly的并且重写了getter时，这种状况仍是会碰见的，好比一个属性是计算型属性，须要依赖其余属性的值计算而来。此时生成的带下划线的成员变量就不在了， 经过ivarList不能获取该属性了。所以当有这种值的时候，不管使用ivarList仍是使用propertyList都没法获取所有的属性或变量。
在进行下一个话题以前：先须要弄清楚另外一个问题:对于一个readonly的属性，究竟是didSet+set好，仍是重写getter好?
大部分的readonly的属性是计算型的，依旧是依赖于其余属性，所以可使用didSet+set，也就是在其余属性的set方法内，将本属性set。 可是didSet+set有时候彻底没有必要，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。 所以重写getter老是会好一点。
回归正题：在KVC时，想要获取所有的成员变量和属性， 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:,若是有，就直接调用[person setName:value]
2.找找有没有带下划线的成员变量_name,若是有 _name = value;
3.找有没有成员变量name,若是有 name = value;
4.若是都没有找到，就直接报错。
所以对于readonly的又重写了getter的属性而言：若是对propertyList的属性一次使用kvc，就会报错，所以为保证代码正常，不能使用propertyList的属性进行kvc；
另外：这种属性原本就是计算型的了，为何还有为它赋值呢，所以对它进行kvc也不合情理。
当使用ivaList时，直接就没法获取到这种属性，所以是kvc的最佳方案。再者，使用propertyList没法获取成员变量(_height)，没法对成员变量进行赋值。而使用ivaList是能够将该赋值的成员变量都获取的。
以上就是使用ivar仍是使用property进行kvc的论证。
话题外： 不少类 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：为何？？
猜想是：是方法调用时使用的中间变量，由于是跟随对象产生，不适合使用静态static，又由于外部不会使用，因此不必给外部提供接口，可是可能有好几个方法都须要这个量，不适合作局部变量，因此就这样定义了。
对于这种状况，要想不对这种成员变量赋值，在KVC时又能够这样改进一下，经过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而后取出字典中这个key对应的value，使用setValue: forKeyPath:方法设置值。为何要这样，而再也不使用方法setValuesForKeysWithDictionary:。由于在setValuesForKeysWithDictionary:方法内部会执行这样一个过程
遍历字典里面的全部key,一个一个取出来,遍历每一个key按照如下过程
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。
所以，开发中常常遇到的字典中的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，一般是由于字典中的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)。
所以使用逐一为属性赋值的方法进行KVC：
Class clazz = Person.class; unsigned int count = 0; Person *person = [[Person alloc]init]; NSDictionary *dict = @{@"name":@"zhangsan",@"age":@19, @"height": @1.75}; Ivar *ivars = class_copyIvarList(clazz, &count); // NSLog(@"%tu", count); // 3 for (int i = 0; i < count; i++) { const char *cname = ivar_getName(ivars[i]); NSString *name = [NSString stringWithUTF8String:cname]; NSString *key = [name substringFromIndex:1]; // 去掉'_' [person setValue:dict[key] forKey:key]; } NSLog(@"%@", person); // 已经重写了description方法 输出是：
<Person, 0x7ff15b80f230>{ name = zhangsan, height = 1.750000, age = 19}
使用这种方式进行kvc，即便字典中的key多的时候也不会有bug，可是新的问题出现了，若是模型中的属性比字典中的key多便会出现bug并且：若是多的是对象类型不会有bug，该属性的值为null，若是是基本数据类型就会出错could not set nil as the value for the key ‘xxx’。例如，将上面的字典改成：
NSDictionary *dict = @{@"age":@19, @"height": @1.75}; // 去掉了name NSString类型 修改以后输出为:
<Person, 0x7f996263fbd0>{ name = (null), height = 1.750000, age = 19} 若是将字典改成：
NSDictionary *dict = @{@"name":@"zhangsan",@"age":@19}; // 去掉了height float类型 程序直接崩溃。
如何解决上面的bug：能够在setValue:value forKeyPath:key方法调用以前进行以下处理：取出属性对应的类型，若是类型是基本数据类型，value替换为默认值(如int对应默认值为0)。
runtime提供的ivar_getTypeEncoding函数能够获取到属性的类型,返回值表明的含义以下：
height是float类型对应的TypeCode是"f"所以能够进行过滤一下，代码改动以下：
Class clazz = Person.class; unsigned int count = 0; Person *person = [[Person alloc]init]; NSDictionary *dict = @{@"name":@"zhangsan",@"age":@19, @"height": @1.75}; Ivar *ivars = class_copyIvarList(clazz, &count); for (int i = 0; i < count; i++) { const char *cname = ivar_getName(ivars[i]); NSString *name = [NSString stringWithUTF8String:cname]; NSString *key = [name substringFromIndex:1]; const char *coding = ivar_getTypeEncoding(ivars[i]); // 获取类型 NSString *strCode = [NSString stringWithUTF8String:coding]; id value = dict[key]; if ([strCode isEqualToString:@"f"]) {// 判断类型是不是float value = @(0.0); } [person setValue:value forKey:key]; } NSLog(@"%@", person); 这样就能够正常执行了，输出为：
<Person, 0x7fc75d004a00>{ name = zhangsan, height = 0.000000, age = 19}
3_1_2.应用2:NSCoding归档和解档
获取属性\成员列表另一个重要的应用就是进行归档和解档，其原理和上面的kvc基本上同样，这里只是展现一些代码：- (void)encodeWithCoder:(NSCoder *)aCoder { unsigned int count = 0; Ivar *ivars = class_copyIvarList(self.class, &count); for (int i = 0; i < count; i++) { const char *cname = ivar_getName(ivars[i]); NSString *name = [NSString stringWithUTF8String:cname]; NSString *key = [name substringFromIndex:1]; id value = [self valueForKey:key]; // 取出key对应的value [aCoder encodeObject:value forKey:key]; // 编码 } } - (id)initWithCoder:(NSCoder *)aDecoder { if (self = [super init]) { unsigned int count = 0; Ivar *ivars = class_copyIvarList(self.class, &count); for (int i = 0; i < count; i++) { const char *cname = ivar_getName(ivars[i]); NSString *name = [NSString stringWithUTF8String:cname]; NSString *key = [name substringFromIndex:1]; id value = [aDecoder decodeObjectForKey:key]; // 解码 [self setValue:value forKey:key];