OC最实用的runtime总结，面试、工做你看我就足够了！

OC最实用的runtime总结，面试、工做你看我就足够了！

前言
runtime的资料网上有不少了，部分有些晦涩难懂，我经过本身的学习方法总结一遍，主要讲一些经常使用的方法功能，以实用为主，我以为用到印象才是最深入的，而且最后两个demo也是MJExtension的实现原理，面试的时候也能够多扯点。
另外runtime的知识还有不少，想要了解更多能够看我翻译的官方文档（有点枯燥），本文的demo下载地址

什么是runtime？
runtime 是 OC底层的一套C语言的API（引入 <objc/runtime.h> 或<objc/message.h>），编译器最终都会将OC代码转化为运行时代码，经过终端命令编译.m 文件：clang -rewrite-objc xxx.m能够看到编译后的xxx.cpp（C++文件）。
好比咱们建立了一个对象 [[NSObject alloc]init]，最终被转换为几万行代码，截取最关键的一句能够看到底层是经过runtime建立的对象

.cpp 文件
删除掉一些强制转换语句，能够看到调用方法本质就是发消息，[[NSObject alloc]init]语句发了两次消息，第一次发了alloc 消息，第二次发送init 消息。利用这个功能咱们能够探究底层，好比block的实现原理。
须要注意的是，使用objc_msgSend() sel_registerName()方法须要导入头文件<objc/message.h>

消息机制
另外利用runtime 能够作一些OC不容易实现的功能

动态交换两个方法的实现（特别是交换系统自带的方法）
动态添加对象的成员变量和成员方法
得到某个类的全部成员方法、全部成员变量
如何应用运行时？
1.将某些OC代码转为运行时代码，探究底层，好比block的实现原理（上边已讲到）；
2.拦截系统自带的方法调用（Swizzle 黑魔法），好比拦截imageNamed:、viewDidLoad、alloc；
3.实现分类也能够增长属性；
4.实现NSCoding的自动归档和自动解档；
5.实现字典和模型的自动转换。

下面我经过demo 我一个个来说解
1、交换两个方法的实现，拦截系统自带的方法调用功能
须要用到的方法 <objc/runtime.h>

得到某个类的类方法
Method class_getClassMethod(Class cls , SEL name)
得到某个类的实例对象方法
Method class_getInstanceMethod(Class cls , SEL name)
交换两个方法的实现
void method_exchangeImplementations(Method m1 , Method m2)
案例1：方法简单的交换
建立一个Person类，类中实现如下两个类方法，并在.h 文件中声明

• (void)run {
  NSLog(@"跑");
  }

• (void)study {
  NSLog(@"学习");
  }
  控制器中调用，则先打印跑，后打印学习

[Person run];
[Person study];
下面经过runtime 实现方法交换，类方法用class_getClassMethod ，对象方法用class_getInstanceMethod

// 获取两个类的类方法
Method m1 = class_getClassMethod([Person class], @selector(run));
Method m2 = class_getClassMethod([Person class], @selector(study));
// 开始交换方法实现
method_exchangeImplementations(m1, m2);
// 交换后，先打印学习，再打印跑！
[Person run];
[Person study];
案例2：拦截系统方法
需求：好比iOS6 升级 iOS7 后须要版本适配，根据不一样系统使用不一样样式图片（拟物化和扁平化），如何经过不去手动一个个修改每一个UIImage的imageNamed：方法就能够实现为该方法中加入版本判断语句？
步骤：
一、为UIImage建一个分类（UIImage+Category）
二、在分类中实现一个自定义方法，方法中写要在系统方法中加入的语句，好比版本判断

• (UIImage )xh_imageNamed:(NSString )name {
  double version = [[UIDevice currentDevice].systemVersion doubleValue];
  if (version >= 7.0) {

  // 若是系统版本是7.0以上，使用另一套文件名结尾是‘_os7’的扁平化图片 name = [name stringByAppendingString:@"_os7"];

  }
  return [UIImage xh_imageNamed:name];
  }
  三、分类中重写UIImage的load方法，实现方法的交换（只要能让其执行一次方法交换语句，load再合适不过了）

• (void)load {
  // 获取两个类的类方法
  Method m1 = class_getClassMethod([UIImage class], @selector(imageNamed:));
  Method m2 = class_getClassMethod([UIImage class], @selector(xh_imageNamed:));
  // 开始交换方法实现
  method_exchangeImplementations(m1, m2);
  }
  注意：自定义方法中最后必定要再调用一下系统的方法，让其有加载图片的功能，可是因为方法交换，系统的方法名已经变成了咱们自定义的方法名（有点绕，就是用咱们的名字能调用系统的方法，用系统的名字能调用咱们的方法），这就实现了系统方法的拦截！
  利用以上思路，咱们还能够给 NSObject 添加分类，统计建立了多少个对象，给控制器添加分类，统计有建立了多少个控制器，特别是公司需求总变的时候，在一些原有控件或模块上添加一个功能，建议使用该方法！
  2、在分类中设置属性，给任何一个对象设置属性
  众所周知，分类中是没法设置属性的，若是在分类的声明中写@property 只能为其生成get 和 set 方法的声明，但没法生成成员变量，就是虽然点语法能调用出来，但程序执行后会crash，有人会想到使用全局变量呢？好比这样：

int _age;

• (int )age {
  return _age;
  }

• (void)setAge:(int)age {
  _age = age;
  }
  可是全局变量程序整个执行过程当中内存中只有一份，咱们建立多个对象修改其属性值都会修改同一个变量，这样就没法保证像属性同样每一个对象都拥有其本身的属性值。这时咱们就须要借助runtime为分类增长属性的功能了。

须要用到的方法 <objc/runtime.h>

set方法，将值value 跟对象object 关联起来（将值value 存储到对象object 中）
参数 object：给哪一个对象设置属性
参数 key：一个属性对应一个Key，未来能够经过key取出这个存储的值，key 能够是任何类型：double、int 等，建议用char 能够节省字节
参数 value：给属性设置的值
参数policy：存储策略 （assign 、copy 、 retain就是strong）
void objc_setAssociatedObject(id object , const void key ,id value ,objc_AssociationPolicy policy)
利用参数key 将对象object中存储的对应值取出来
id objc_getAssociatedObject(id object , const void key)
步骤：
一、建立一个分类，好比给任何一个对象都添加一个name属性，就是NSObject添加分类（NSObject+Category）
二、先在.h 中@property 声明出get 和 set 方法，方便点语法调用

@property(nonatomic,copy)NSString *name;
三、在.m 中重写set 和 get 方法，内部利用runtime 给属性赋值和取值

char nameKey;

• (void)setName:(NSString *)name {
  // 将某个值跟某个对象关联起来，将某个值存储到某个对象中
  objc_setAssociatedObject(self, &nameKey, name, OBJC_ASSOCIATION_COPY_NONATOMIC);
  }

• (NSString *)name {
  return objc_getAssociatedObject(self, &nameKey);
  }
  3、得到一个类的全部成员变量
  最典型的用法就是一个对象在归档和解档的 encodeWithCoder和initWithCoder:方法中须要该对象全部的属性进行decodeObjectForKey: 和 encodeObject:，经过runtime咱们声明中不管写多少个属性，都不须要再修改实现中的代码了。

须要用到的方法 <objc/runtime.h>

得到某个类的全部成员变量（outCount 会返回成员变量的总数）
参数：
一、哪一个类
二、放一个接收值的地址，用来存放属性的个数
三、返回值：存放全部获取到的属性，经过下面两个方法能够调出名字和类型
Ivar class_copyIvarList(Class cls , unsigned int outCount)
得到成员变量的名字
const char ivar_getName(Ivar v)
得到成员变量的类型
const char ivar_getTypeEndcoding(Ivar v)
案例1：获取Person类中全部成员变量的名字和类型
unsigned int outCount = 0;
Ivar *ivars = class_copyIvarList([Person class], &outCount);

// 遍历全部成员变量
for (int i = 0; i < outCount; i++) {
// 取出i位置对应的成员变量
Ivar ivar = ivars[i];
const char name = ivar_getName(ivar);
const char type = ivar_getTypeEncoding(ivar);
NSLog(@"成员变量名：%s 成员变量类型：%s",name,type);
}
// 注意释放内存！
free(ivars);
案例2：利用runtime 获取全部属性来重写归档解档方法
// 设置不须要归解档的属性

• (NSArray *)ignoredNames {
  return @[@"_aaa",@"_bbb",@"_ccc"];
  }

// 解档方法

• (instancetype)initWithCoder:(NSCoder *)aDecoder {
  if (self = [super initWithCoder:aDecoder]) {

  // 获取全部成员变量 unsigned int outCount = 0; Ivar *ivars = class_copyIvarList([self class], &outCount); for (int i = 0; i < outCount; i++) { Ivar ivar = ivars[i]; // 将每一个成员变量名转换为NSString对象类型 NSString *key = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getName(ivar)]; // 忽略不须要解档的属性 if ([[self ignoredNames] containsObject:key]) { continue; } // 根据变量名解档取值，不管是什么类型 id value = [aDecoder decodeObjectForKey:key]; // 取出的值再设置给属性 [self setValue:value forKey:key]; // 这两步就至关于之前的 self.age = [aDecoder decodeObjectForKey:@"_age"]; } free(ivars);

  }
  return self;
  }

// 归档调用方法

• (void)encodeWithCoder:(NSCoder )aCoder {
  // 获取全部成员变量
  unsigned int outCount = 0;
  Ivar ivars = class_copyIvarList([self class], &outCount);
  for (int i = 0; i < outCount; i++) {

  Ivar ivar = ivars[i];
    // 将每一个成员变量名转换为NSString对象类型 NSString *key = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getName(ivar)]; // 忽略不须要归档的属性 if ([[self ignoredNames] containsObject:key]) { continue; } // 经过成员变量名，取出成员变量的值 id value = [self valueForKeyPath:key]; // 再将值归档 [aCoder encodeObject:value forKey:key]; // 这两步就至关于 [aCoder encodeObject:@(self.age) forKey:@"_age"];

  }
  free(ivars);
  }
  依据上面的原理咱们就能够给NSObject作一个分类，让咱们不须要每次都写这么一长串代码，只要实现一小段代码就可让一个对象具备归解档的能力。

注意，下面的代码我换了一个方法名（否则会覆盖系统原来的方法！），加了一个忽略属性方法是否被实现的判断，并加上了对父类属性的归解档循环。
NSObject+Extension.h

import <Foundation/Foundation.h>

@interface NSObject (Extension)

• (NSArray *)ignoredNames;
• (void)encode:(NSCoder *)aCoder;
• (void)decode:(NSCoder *)aDecoder;

@end
NSObject+Extension.m

import "NSObject+Extension.h"

import <objc/runtime.h>

@implementation NSObject (Extension)

• (void)decode:(NSCoder *)aDecoder {
  // 一层层父类往上查找，对父类的属性执行归解档方法
  Class c = self.class;
  while (c &&c != [NSObject class]) {

  unsigned int outCount = 0; Ivar *ivars = class_copyIvarList(c, &outCount); for (int i = 0; i < outCount; i++) { Ivar ivar = ivars[i]; NSString *key = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getName(ivar)]; // 若是有实现该方法再去调用 if ([self respondsToSelector:@selector(ignoredNames)]) { if ([[self ignoredNames] containsObject:key]) continue; } id value = [aDecoder decodeObjectForKey:key]; [self setValue:value forKey:key]; } free(ivars); c = [c superclass];

  }

}

• (void)encode:(NSCoder *)aCoder {
  // 一层层父类往上查找，对父类的属性执行归解档方法
  Class c = self.class;
  while (c &&c != [NSObject class]) {

  unsigned int outCount = 0; Ivar *ivars = class_copyIvarList([self class], &outCount); for (int i = 0; i < outCount; i++) { Ivar ivar = ivars[i]; NSString *key = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getName(ivar)]; // 若是有实现该方法再去调用 if ([self respondsToSelector:@selector(ignoredNames)]) { if ([[self ignoredNames] containsObject:key]) continue; } id value = [self valueForKeyPath:key]; [aCoder encodeObject:value forKey:key]; } free(ivars); c = [c superclass];

  }
  }
  @end
  上面分类使用方法：在须要归解档的对象中实现下面方法便可：

// 设置须要忽略的属性

• (NSArray *)ignoredNames {
  return @[@"bone"];
  }

// 在系统方法内来调用咱们的方法

• (instancetype)initWithCoder:(NSCoder *)aDecoder {
  if (self = [super init]) {

  [self decode:aDecoder];

  }
  return self;
  }

• (void)encodeWithCoder:(NSCoder *)aCoder {
  [self encode:aCoder];
  }
  这样看来，咱们每次又要写一样的代码，咱们能够将归解档两个方法封装为宏，在须要的地方一句宏搞定，若是有不须要归解档的属性就实现ignoredNames 方法，具体能够看个人demo，这个也是MJExtension中那个一句宏就能够解决归解档的实现原理。

案例3：利用runtime 获取全部属性来进行字典转模型
以往咱们都是利用KVC进行字典转模型，可是它仍是有必定的局限性，例如：模型属性和键值对对应不上会crash（虽然能够重写setValue:forUndefinedKey:方法防止报错），模型属性是一个对象或者数组时很差处理等问题，因此不管是效率仍是功能上，利用runtime进行字典转模型都是比较好的选择。

字典转模型咱们须要考虑三种特殊状况：
1.当字典的key和模型的属性匹配不上
2.模型中嵌套模型（模型属性是另一个模型对象）
3.数组中装着模型（模型的属性是一个数组，数组中是一个个模型对象）
根据上面的三种特殊状况，咱们一个个处理，先是字典的key和模型的属性不对应的状况。
不对应有两种，一种是字典的键值大于模型属性数量，这时候咱们不须要任何处理，由于runtime是先遍历模型全部属性，再去字典中根据属性名找对应值进行赋值，多余的键值对也固然不会去看了；另一种是模型属性数量大于字典的键值对，这时候因为属性没有对应值会被赋值为nil，就会致使crash，咱们只需加一个判断便可，JSON数据和sample以下：

JSON数据

• (void)setDict:(NSDictionary *)dict {

  Class c = self.class;
  while (c &&c != [NSObject class]) {

  unsigned int outCount = 0; Ivar *ivars = class_copyIvarList(c, &outCount); for (int i = 0; i < outCount; i++) { Ivar ivar = ivars[i]; NSString *key = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getName(ivar)]; // 成员变量名转为属性名（去掉下划线 _ ） key = [key substringFromIndex:1]; // 取出字典的值 id value = dict[key]; // 若是模型属性数量大于字典键值对数理，模型属性会被赋值为nil而报错 if (value == nil) continue; // 将字典中的值设置到模型上 [self setValue:value forKeyPath:key]; } free(ivars); c = [c superclass];

  }
  }
  第二种状况是模型的属性是另一个模型对象

JSON数据
这时候咱们就须要利用runtime的ivar_getTypeEncoding 方法获取模型对象类型，对该模型对象类型再进行字典转模型，也就是进行递归，须要注意的是咱们要排除系统的对象类型，例如NSString，下面的方法中我添加了一个类方法方便递归。

打印能够看到各属性类型

import "NSObject+JSONExtension.h"

import <objc/runtime.h>

@implementation NSObject (JSONExtension)

• (void)setDict:(NSDictionary *)dict {

  Class c = self.class;
  while (c &&c != [NSObject class]) {

  unsigned int outCount = 0; Ivar *ivars = class_copyIvarList(c, &outCount); for (int i = 0; i < outCount; i++) { Ivar ivar = ivars[i]; NSString *key = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getName(ivar)]; // 成员变量名转为属性名（去掉下划线 _ ） key = [key substringFromIndex:1]; // 取出字典的值 id value = dict[key]; // 若是模型属性数量大于字典键值对数理，模型属性会被赋值为nil而报错 if (value == nil) continue; // 得到成员变量的类型 NSString *type = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getTypeEncoding(ivar)]; // 若是属性是对象类型 NSRange range = [type rangeOfString:@"@"]; if (range.location != NSNotFound) { // 那么截取对象的名字（好比@"Dog"，截取为Dog） type = [type substringWithRange:NSMakeRange(2, type.length - 3)]; // 排除系统的对象类型 if (![type hasPrefix:@"NS"]) { // 将对象名转换为对象的类型，将新的对象字典转模型（递归） Class class = NSClassFromString(type); value = [class objectWithDict:value]; } } // 将字典中的值设置到模型上 [self setValue:value forKeyPath:key]; } free(ivars); c = [c superclass];

  }
  }

• (instancetype )objectWithDict:(NSDictionary )dict {
  NSObject obj = [[self alloc]init];
  [obj setDict:dict];
  return obj;
  }
  第三种状况是模型的属性是一个数组，数组中是一个个模型对象，例以下面的数据我就能够经过books[0].name获取到C语言程序设计

JSON数据
咱们既然能获取到属性类型，那就能够拦截到模型的那个数组属性，进而对数组中每一个模型遍历并字典转模型，可是咱们不知道数组中的模型都是什么类型，咱们能够声明一个方法，该方法目的不是让其调用，而是让其实现并返回模型的类型。
这块语言可能解释不太清楚，能够参考个人demo，直接运行便可。

NSObject+JSONExtension.h
// 返回数组中都是什么类型的模型对象

• (NSString *)arrayObjectClass ;
  NSObject+JSONExtension.m

  import "NSObject+JSONExtension.h"

  import <objc/runtime.h>

@implementation NSObject (JSONExtension)

• (void)setDict:(NSDictionary *)dict {

  Class c = self.class;
  while (c &&c != [NSObject class]) {

  unsigned int outCount = 0; Ivar *ivars = class_copyIvarList(c, &outCount); for (int i = 0; i < outCount; i++) { Ivar ivar = ivars[i]; NSString *key = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getName(ivar)]; // 成员变量名转为属性名（去掉下划线 _ ） key = [key substringFromIndex:1]; // 取出字典的值 id value = dict[key]; // 若是模型属性数量大于字典键值对数理，模型属性会被赋值为nil而报错 if (value == nil) continue; // 得到成员变量的类型 NSString *type = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getTypeEncoding(ivar)]; // 若是属性是对象类型 NSRange range = [type rangeOfString:@"@"]; if (range.location != NSNotFound) { // 那么截取对象的名字（好比@"Dog"，截取为Dog） type = [type substringWithRange:NSMakeRange(2, type.length - 3)]; // 排除系统的对象类型 if (![type hasPrefix:@"NS"]) { // 将对象名转换为对象的类型，将新的对象字典转模型（递归） Class class = NSClassFromString(type); value = [class objectWithDict:value]; }else if ([type isEqualToString:@"NSArray"]) { // 若是是数组类型，将数组中的每一个模型进行字典转模型，先建立一个临时数组存放模型 NSArray *array = (NSArray *)value; NSMutableArray *mArray = [NSMutableArray array]; // 获取到每一个模型的类型 id class ; if ([self respondsToSelector:@selector(arrayObjectClass)]) { NSString *classStr = [self arrayObjectClass]; class = NSClassFromString(classStr); } // 将数组中的全部模型进行字典转模型 for (int i = 0; i < array.count; i++) { [mArray addObject:[class objectWithDict:value[i]]]; } value = mArray; } } // 将字典中的值设置到模型上 [self setValue:value forKeyPath:key]; } free(ivars); c = [c superclass];

  }
  }

• (instancetype )objectWithDict:(NSDictionary )dict {
  NSObject obj = [[self alloc]init];
  [obj setDict:dict];
  return obj;
  }

@end