Runtime

时间 2019-12-14

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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简称运行时。OC就是运行时机制，其中最主要的是消息机制。对于C语言，函数的调用在编译的时候会决定调用哪一个函数。对于OC的函数，属于动态调用过程，在编译的时候并不能决定真正调用哪一个函数，只有在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。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。数组

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框架

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。函数

使用时，须要导入文件，导入如：spa

#import <objc/message.h>
#import <objc/runtime.h>

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：代理

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:code

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

函数的定义

对对象进行操做的方法通常以object_开头
对类进行操做的方法通常以class_开头
对类或对象的方法进行操做的方法通常以method_开头
对成员变量进行操做的方法通常以ivar_开头
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。orm

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。对象

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);
    }
}

runtime应用

发送消息

方法调用的本质，就是让对象发送消息。

objc_msgSend,只有对象才能发送消息，所以以objc开头.

使用消息机制前提，必须导入#import <objc/message.h>

消息机制简单使用：

     // 建立person对象
    Person *p = [[Person alloc] init];

    // 调用对象方法
    [p eat];

    // 本质：让对象发送消息
    objc_msgSend(p, @selector(eat));

    // 调用类方法的方式：两种
    // 第一种经过类名调用
    [Person eat];
    // 第二种经过类对象调用
    [[Person class] eat];

    // 用类名调用类方法，底层会自动把类名转换成类对象调用
    // 本质：让类对象发送消息
    objc_msgSend([Person class], @selector(eat));

交换方法

交换方法实现的需求场景：本身建立了一个功能性的方法，在项目中屡次被引用，当项目的需求发生改变时，要使用另外一种功能代替这个功能，要求是不改变旧的项目(也就是不改变原来方法的实现)。

能够在类的分类中，再写一个新的方法(是符合新的需求的),而后交换两个方法的实现。这样，在不改变项目的代码，而只是增长了新的代码的状况下，就完成了项目的改进。

交换两个方法的实现通常写在类的load方法里面，由于load方法会在程序运行前加载一次，而initialize方法会在类或者子类在第一次使用的时候调用，当有分类的时候会调用屡次。

@implementation ViewController


- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    // Do any additional setup after loading the view, typically from a nib.
    // 需求：给imageNamed方法提供功能，每次加载图片就判断下图片是否加载成功。
    // 步骤一：先搞个分类，定义一个能加载图片而且能打印的方法+ (instancetype)imageWithName:(NSString *)name;
    // 步骤二：交换imageNamed和imageWithName的实现，就能调用imageWithName，间接调用imageWithName的实现。
    UIImage *image = [UIImage imageNamed:@"123"];

}

@end


@implementation UIImage (Image)
// 加载分类到内存的时候调用
+ (void)load
{
    // 交换方法

    // 获取imageWithName方法地址
    Method imageWithName = class_getClassMethod(self, @selector(imageWithName:));

    // 获取imageWithName方法地址
    Method imageName = class_getClassMethod(self, @selector(imageNamed:));

    // 交换方法地址，至关于交换实现方式
    method_exchangeImplementations(imageWithName, imageName);


}

// 不能在分类中重写系统方法imageNamed，由于会把系统的功能给覆盖掉，并且分类中不能调用super.

// 既能加载图片又能打印
+ (instancetype)imageWithName:(NSString *)name
{

    // 这里调用imageWithName，至关于调用imageName
    UIImage *image = [self imageWithName:name];

    if (image == nil) {
        NSLog(@"加载空的图片");
    }

    return image;
}


@end

类\对象的关联对象

关联对象不是为类\对象添加属性或者成员变量(由于在设置关联后也没法经过ivarList或者propertyList取得) ，而是为类添加一个相关的对象，一般用于存储类信息，例如存储类的属性列表数组，为未来字典转模型的方便。

使用方式一：给分类添加属性

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    // Do any additional setup after loading the view, typically from a nib.

    // 给系统NSObject类动态添加属性name

    NSObject *objc = [[NSObject alloc] init];
    objc.name = @"小码哥";
    NSLog(@"%@",objc.name);

}


@end


// 定义关联的key
static const char *key = "name";

@implementation NSObject (Property)

- (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：给哪一个对象添加关联
    // 第二个参数：关联的key，经过这个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_RETAIN_NONATOMIC);
}

@end

使用方式二：给对象添加关联对象。

好比alertView,通常传值，使用的是alertView的tag属性。咱们想把更多的参数传给alertView代理：

/**
 *  删除点击
 *  @param recId        购物车ID
 */
- (void)shopCartCell:(BSShopCartCell *)shopCartCell didDeleteClickedAtRecId:(NSString *)recId
{
    UIAlertView *alert = [[UIAlertView alloc] initWithTitle:@"" message:@"确认要删除这个宝贝" delegate:self cancelButtonTitle:@"取消" otherButtonTitles:@"肯定", nil];
    
    // 传递多参数
    objc_setAssociatedObject(alert, "suppliers_id", @"1", OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC);
    objc_setAssociatedObject(alert, "warehouse_id", @"2", OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC);
    
    alert.tag = [recId intValue];
    [alert show];
}

/**
 *  肯定删除操做
 */
- (void)alertView:(UIAlertView *)alertView clickedButtonAtIndex:(NSInteger)buttonIndex {
    if (buttonIndex == 1) {
        
        NSString *warehouse_id = objc_getAssociatedObject(alertView, "warehouse_id");
        NSString *suppliers_id = objc_getAssociatedObject(alertView, "suppliers_id");
        NSString *recId = [NSString stringWithFormat:@"%ld",(long)alertView.tag];
    }
}

objc_setAssociatedObject方法的参数解释:

第一个参数id object, 当前对象
第二个参数const void *key, 关联的key，是c字符串
第三个参数id value, 被关联的对象的值
第四个参数objc_AssociationPolicy policy关联引用的规则

动态添加方法

开发使用场景：若是一个类方法很是多，加载类到内存的时候也比较耗费资源，须要给每一个方法生成映射表，可使用动态给某个类，添加方法解决。

经典面试题：有没有使用performSelector，其实主要想问你有没有动态添加过方法。

简单使用:

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    // Do any additional setup after loading the view, typically from a nib.

    Person *p = [[Person alloc] init];

    // 默认person，没有实现eat方法，能够经过performSelector调用，可是会报错。
    // 动态添加方法就不会报错
    [p performSelector:@selector(eat)];

}


@end


@implementation Person
// void(*)()
// 默认方法都有两个隐式参数，
void eat(id self,SEL sel)
{
    NSLog(@"%@ %@",self,NSStringFromSelector(sel));
}

// 当一个对象调用未实现的方法，会调用这个方法处理,而且会把对应的方法列表传过来.
// 恰好能够用来判断，未实现的方法是否是咱们想要动态添加的方法
+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel
{

    if (sel == @selector(eat)) {
        // 动态添加eat方法

        // 第一个参数：给哪一个类添加方法
        // 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(eat), eat, "v@:");

    }

    return [super resolveInstanceMethod:sel];
}
@end

面试题

说说什么是runtime

1>OC 是一个全动态语言，OC 的一切都是基于 Runtime 实现的
平时编写的OC代码, 在程序运行过程当中, 其实最终都是转成了runtime的C语言代码, runtime算是OC的幕后工做者
好比:

OC :
[[Person alloc] init]
runtime :
objc_msgSend(objc_msgSend("Person" , "alloc"), "init")

2>runtime是一套比较底层的纯C语言API, 属于1个C语言库, 包含了不少底层的C语言API
3>runtimeAPI的实现是用 C++ 开发的(源码中的实现文件都是mm)，是一套苹果开源的框架

使用过runtime吗，用它来作什么

本文2、三部分。