runtime 运行时机制 + 应用场景

时间 2019-11-20

标签 runtime 运行时机制应用场景繁體版

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——————注:(非海腾原创) git

1、runtime 运行时机制

Objective-C语言是一门动态语言，它将不少静态语言在编译和连接时期作的事放到了运行时来处理。这种动态语言的优点在于：咱们写代码时更具灵活性，如咱们能够把消息转发给咱们想要的对象，或者随意交换一个方法的实现等。
这种特性意味着Objective-C不只须要一个编译器，还须要一个运行时系统来执行编译的代码。对于Objective-C来讲，这个运行时系统就像一个操做系统同样：它让全部的工做能够正常的运行。这个运行时系统即Objc Runtime。Objc Runtime实际上是一个Runtime库，它基本上是用C和汇编写的，这个库使得C语言有了面向对象的能力。
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。
在编译阶段，OC能够调用任何函数，即便这个函数并未实现，只要声明过就不会报错。
在编译阶段，C语言调用未实现的函数就会报错。

2、运行时的做用

能得到某个类的全部成员变量
能得到某个类的全部属性
能得到某个类的全部方法
交换方法实现
能动态添加一个成员变量
能动态添加一个属性
字典转模型
runtime归档/反归档

常见的函数,头文件github

#import<objc/runtime.h> : //成员变量,类,方法 class_copyIvarList : 得到某个类内部的全部成员变量 class_copyMethodList : 得到某个类内部的全部方法 class_getInstanceMethod : 得到某个具体的实例方法 (对象方法,减号-开头) class_getClassMethod : 得到某个具体的类方法 (加号+开头) method_exchangeImplementations : 交换两个方法的实现 #import<objc/message.h> : //消息机制 objc_msgSend(...)

3、应用场景

场景1 ----------------------- runtime 发送消息 ----------------------面试

方法的调用本质是，对象发送消息objective-c

objc/msgSend 只有对象才能发送消息，所以以objc开头
  导入 #import <objc/message.h> 或者直接导入 #import <objc/runtime.h> 注意 Xcode 6 以后代码检查 单独使用<objc/message.h>会报错 builtSeting 修改 Enable Strict Checking of objc_msgSend Calls -> NO 才能调用 objc_msgSend

咱们建立一个对象Dog 自定义一个实例方法和类方法,并实现方法swift

#import <Foundation/Foundation.h> @interface Dog : NSObject - (void)run; + (void)eat; - (void)run { NSLog(@"一只狗正在奔跑。。。。"); } + (void)eat { NSLog(@"一只狗正在吃。。。。"); } @end

而后咱们在vc里面使用数组

// 建立对象 -> 调用方法数据结构

Dog *d = [[Dog alloc] init]; // 调用方法 -> 实例方法

// [d run];app

// 系统底层本质 -> 让对象发消息 objc_msgSend(d, @selector(run)); // 等同于 [d run]; // 调用方法 -> 类方法

// [Dog eat];函数

objc_msgSend([Dog class], @selector(eat)); // 等同于 [Dog eat];

消息机制原理
对象根据方法编号SEL去映射表查找对应方法的实现,即咱们在调用实例方法的时候,实际上是实例对象d,在发送消息,消息的实现,实际上是SEL,根据方法编号,去映射表查找对应方法的实现.类方法本质是[Dog class],发什么消息.学习

场景2 ------------------- runtime 交换方法 ----------------------

使用场景,系统自带方法功能不够用,给系统自带的方法扩展一些功能,并保存原有功能.

实现方法 1 -> 继承系统的类, 重写方法.
实现方法 2 -> runtime 交换方法

案例:这里咱们写一个UIImage的类目,来保证UIImage,不会被渲染,同时,若是图片为空,会打印提示.

#import <UIKit/UIKit.h> @interface UIImage (Image) // 建立一个类方法 // 传入 一个字符串 -> 返回 不被 渲染的原始图片 + (id)ImageOriginalWithStrName:(NSString *)name; @end

在.m进行实现, 使用method_exchangeImplementations(method1, method2)方法交换,详情看代码注释.

#import "UIImage+Image.h" #import <objc/runtime.h> @implementation UIImage (Image) // 加载内存时调用 + (void)load { // 交换方法 // 获取 ImageOriginalWithStrName: 方法 Method imageWithName = class_getClassMethod(self, @selector(ImageOriginalWithStrName:)); // 获取 imageName 方法 Method imageName = class_getClassMethod(self, @selector(imageNamed:)); // 交换方法地址, 至关于交换实现 method_exchangeImplementations(imageWithName, imageName); } // 注意 // 这里 返回值是一个函数结果类型 使用instancetype 会产生类型不匹配, 因此使用id // 不能在改分类UIImage中重写 imageNamed:由于系统会把imageNamed:原来的功能覆盖掉 // 分类中不能调用super自己 + (id)ImageOriginalWithStrName:(NSString *)name { UIImage *image = [[self ImageOriginalWithStrName:name] imageWithRenderingMode:UIImageRenderingModeAlwaysOriginal]; if (image == nil) { NSLog(@"加载图片为空..."); } return image; } @end

在vc中使用

UIImage *image = [UIImage imageNamed:@"123"]; // 这里经过runtime 交换自定义方法 和 UIImage 自身的imageNamed: 来实现图片加载 不被渲染 // 代码在 #import "UIImage+Image.h" 类目中

// 传入了一个空123

log日志

场景3-------------------- runtime 动态添加方法 ---------------------

开发场景:
若是一个类方法很是多,加载类到内存中的时候,会比较耗费资源,须要给给个方法生成映射表,这里可使用动态添加方法给某个类.
经典面试题有没有使用过 performSelector 其实主要是想问你有没有动态添加过方法.

// 下面是简单使用,继续以Dog 对象为例 [d performSelector:@selector(jump)]; // 默认的狗 没有jump 这个方法实现, 直接调用会出错,可使用 performSelector 调用就不会出错. // --> 动态添加方法 不会报错

而后咱们能够到Dog对象中进行添加动态方法

// void(*)() // 默认方法 都有两个隐式参数 // 定义添加的方法 void jump (id self, SEL sel) { NSLog(@" eat ...... %@ --- %@ ", self, NSStringFromSelector(sel)); } // 当一个对象调用未实现的方法,会调用(+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel )这个方法处理,而且会把这个对应方法列表传过来 // 因此动态添加方法, 咱们能够在这里作判断, 为咱们未实现的方法动态添加本身的方法. + (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel { if (sel == @selector(jump)) { // <#__unsafe_unretained Class cls#> 参数1 给哪一个类添加方法 // <#SEL name#> 参数2 添加放啊编号 // <#IMP imp#> 参数3 添加方法函数实现 (函数地址) // <#const char *types#> 参数4 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(jump), jump, "v@:"); } return [super resolveInstanceMethod:sel]; }

// 实现动态添加方法后,在vc中,使用不会出错.

场景4 -------------------- runtime 给分类添加属性 ---------------

原理给一个类声明属性,实际上是本质就是给这个类添加关联,并非直接把这个值的内存空间添加到内存空间
案例 : 这里在类目中对NSObject扩展name 属性能够直接给属性赋值使用

#import <Foundation/Foundation.h> @interface NSObject (Property) @property (nonatomic, strong) NSString *name; // 添加一个name属性 @end

在.m 中使用objc_setAssociatedObject动态添加方法

import "NSObject+Property.h" #import <objc/runtime.h> 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 { // 参数1 <#id object#> 给那个对象添加关联 // 参数2 <#const void *key#> 关联的key 值,经过这个key 值获取 // 参数3 <#id value#> 关联的value // 参数4 <#objc_AssociationPolicy policy#> 关联的策略 // typedef OBJC_ENUM(uintptr_t, objc_AssociationPolicy) { // OBJC_ASSOCIATION_ASSIGN = 0, /**< Specifies a weak reference to the associated object. */ // OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC = 1, /**< Specifies a strong reference to the associated object. // * The association is not made atomically. */ // OBJC_ASSOCIATION_COPY_NONATOMIC = 3, /**< Specifies that the associated object is copied. // * The association is not made atomically. */ // OBJC_ASSOCIATION_RETAIN = 01401, /**< Specifies a strong reference to the associated object. // * The association is made atomically. */ // OBJC_ASSOCIATION_COPY = 01403 /**< Specifies that the associated object is copied. // * The association is made atomically. */ // }; objc_setAssociatedObject(self, key, name, OBJC_ASSOCIATION_COPY_NONATOMIC); } @end

VC 使用.能正常获取该属性,并能操做使用

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

场景5 -------------------- runtime 字典转模型 ---------------

设计模型 : 字典转模型的第一步
模型属性, 一般须要和字典中的key一一对应
经过建立一个分类,专门根据字典生成对应属性的字符串 (高效率的字典转模型)

咱们能够正常经过写类目来实现 NSObject+DictionaryToModel

// 自动打印属性字符串 // 写一个类方法 + (void)transformToModelByDictionary:(NSDictionary *)dict; // 实现 + (void)transformToModelByDictionary:(NSDictionary *)dict { // 根据类别拼接属性字符串代码 NSMutableString *str = [NSMutableString string]; // 遍历字典,把字典中的全部key取出来;生成对应的属性代码 [dict enumerateKeysAndObjectsUsingBlock:^(id _Nonnull key, id _Nonnull obj, BOOL * _Nonnull stop) { // 对各种新进行分类, 抽取出来 NSString *type; // 须要 理解 系统底层 数据结构类型 // 能够自行断点查看 各种型底层类型 if ([obj isKindOfClass:NSClassFromString(@"__NSCFString")]) { type = @"NSString"; } else if ([obj isKindOfClass:NSClassFromString(@"__NSArrayI")]) { type = @"NSArray"; } else if ([obj isKindOfClass:NSClassFromString(@"__NSArrayM")]) { type = @"NSMutableArray"; } else if ([obj isKindOfClass:NSClassFromString(@"__NSCFNumber")]) { type = @"NSNumber"; } else if ([obj isKindOfClass:NSClassFromString(@"__NSDictionaryI")]) { type = @"NSDictionary"; } else if ([obj isKindOfClass:NSClassFromString(@"__NSDictionaryM")]) { type = @"NSMutableDictionary"; } // 属性字符串 NSString *property; if ([type containsString:@"NS"]) { property = [NSString stringWithFormat:@"@property (nonatomic, strong) %@ *%@", type, key]; } else { property = [NSString stringWithFormat:@"@property (nonatomic, assign) %@ %@", type, key]; } // 每生成一对属性字符串 就自动换行 [str appendFormat:@"\n%@\n", property]; }]; // 打印出拼接的字符串 NSLog(@"对应属性 -> %@", str); }

vc中测试

NSArray *array = [NSArray arrayWithObjects:@1, @2, @3, @4, nil]; NSMutableArray *arr = [NSMutableArray arrayWithArray:array]; NSDictionary *dic = [NSDictionary dictionaryWithObject:@"dfdf" forKey:@"dfsdf"]; [NSObject transformToModelByDictionary:@{@"name" : @"str", @"num" : array, @"count" : @0, @"hah": arr, @"dic" : dic}];

打印结果

// 字典转模型KVC方式
dic setValuesForKeysWithDictionary:<#(nonnull NSDictionary<NSString *,id> *)#>
必须保证属性和字典中key值一一对应, 若是不一致会调用 setValue:forUndefinedKey: 重写该方法能够覆盖系统方法能够继续KVC 字典转模型

字典转模型 -> runtime
-> MJEXtension

#import "NSObject+Model.h" #import <objc/runtime.h> @implementation NSObject (Model) + (instancetype)modelWithDictionary:(NSDictionary *)dictionary { // 思路：遍历模型中全部属性-》使用运行时 // 0.建立对应的对象 id objc = [[self alloc] init]; // 1.利用runtime给对象中的成员属性赋值 // class_copyIvarList:获取类中的全部成员属性 // Ivar：成员属性的意思 // 第一个参数：表示获取哪一个类中的成员属性 // 第二个参数：表示这个类有多少成员属性，传入一个Int变量地址，会自动给这个变量赋值 // 返回值Ivar *：指的是一个ivar数组，会把全部成员属性放在一个数组中，经过返回的数组就能所有获取到。 /* 相似下面这种写法 Ivar ivar; Ivar ivar1; Ivar ivar2; // 定义一个ivar的数组a Ivar a[] = {ivar,ivar1,ivar2}; // 用一个Ivar *指针指向数组第一个元素 Ivar *ivarList = a; // 根据指针访问数组第一个元素 ivarList[0]; */ unsigned int count; // 获取类中的全部成员属性 Ivar *ivarList = class_copyIvarList(self, &count); for (int i = 0; i < count; i++) { // 根据角标，从数组取出对应的成员属性 Ivar ivar = ivarList[i]; // 获取成员属性名 NSString *name = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getName(ivar)]; // 处理成员属性名->字典中的key // 从第一个角标开始截取 NSString *key = [name substringFromIndex:1]; // 根据成员属性名去字典中查找对应的value id value = dictionary[key]; // 二级转换:若是字典中还有字典，也须要把对应的字典转换成模型 // 判断下value是不是字典 if ([value isKindOfClass:[NSDictionary class]]) { // 字典转模型 // 获取模型的类对象，调用modelWithDict // 模型的类名已知，就是成员属性的类型 // 获取成员属性类型 NSString *type = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getTypeEncoding(ivar)]; // 生成的是这种@"@\"User\"" 类型 -》 @"User" 在OC字符串中 \" -> "，\是转义的意思，不占用字符 // 裁剪类型字符串 NSRange range = [type rangeOfString:@"\""]; type = [type substringFromIndex:range.location + range.length]; range = [type rangeOfString:@"\""]; // 裁剪到哪一个角标，不包括当前角标 type = [type substringToIndex:range.location]; // 根据字符串类名生成类对象 Class modelClass = NSClassFromString(type); if (modelClass) { // 有对应的模型才须要转 // 把字典转模型 value = [modelClass modelWithDictionary:value]; } } // 三级转换：NSArray中也是字典，把数组中的字典转换成模型. // 判断值是不是数组 if ([value isKindOfClass:[NSArray class]]) { // 判断对应类有没有实现字典数组转模型数组的协议 if ([self respondsToSelector:@selector(arrayContainModelClass)]) { // 转换成id类型，就能调用任何对象的方法 id idSelf = self; // 获取数组中字典对应的模型 NSString *type = [idSelf arrayContainModelClass][key]; // 生成模型 Class classModel = NSClassFromString(type); NSMutableArray *arrM = [NSMutableArray array]; // 遍历字典数组，生成模型数组 for (NSDictionary *dict in value) { // 字典转模型 id model = [classModel modelWithDictionary:dict]; [arrM addObject:model]; } // 把模型数组赋值给value value = arrM; } } if (value) { // 有值，才须要给模型的属性赋值 // 利用KVC给模型中的属性赋值 [objc setValue:value forKey:key]; } } return objc; } @end

// 测试 NSMutableDictionary *di = [NSMutableDictionary dictionary]; NSMutableArray *a = [NSMutableArray array]; [a addObject:dic]; [di setValue:a forKey:@"dic"]; id model = [NSObject modelWithDictionary:dic]; NSLog(@"%@", model); id dmodel = [NSObject modelWithDictionary:di]; NSLog(@"%@", dmodel);

场景6 -------------------- runtime 快速归档 ---------------

主要仍是经过class_copyIvarList,遍历对象属性,来作事情.

#import <Foundation/Foundation.h> @interface NSObject (Extension) - (NSArray *)ignoredNames; - (void)encode:(NSCoder *)aCoder; - (void)decode:(NSCoder *)aDecoder; @end

#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]; } } // 设置须要忽略的属性 - (NSArray *)ignoredNames { return @[@"bone"]; } // 在须要归解档的对象中实现下面方法便可： //// 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]; //} @end

----- 最后使用runtime 来写了经过 block回调直接调用手势识别的action ---------------

#import <UIKit/UIKit.h> typedef void(^XXWGestureBlock)(id gestureRecognizer); @interface UIGestureRecognizer (Block) /** * 使用类方法 初始化 添加手势 * * @param block 手势回调 * * @return block 内部 action * * * 使用 __unsafe_unretained __typeof(self) weakSelf = self; * 防止循环引用 * */ + (instancetype)xxw_gestureRecognizerWithActionBlock:(XXWGestureBlock)block; @end

#import "UIGestureRecognizer+Block.h" #import <objc/runtime.h> static const int target_key; @implementation UIGestureRecognizer (Block) + (instancetype)xxw_gestureRecognizerWithActionBlock:(XXWGestureBlock)block { return [[self alloc]initWithActionBlock:block]; } - (instancetype)initWithActionBlock:(XXWGestureBlock)block { self = [self init]; [self addActionBlock:block]; [self addTarget:self action:@selector(invoke:)]; return self; } /** * Returns the value associated with a given object for a given key. * * @param object The source object for the association. * @param key The key for the association. * * @return The value associated with the key \e key for \e object. * * @see objc_setAssociatedObject */ //OBJC_EXPORT id objc_getAssociatedObject(id object, const void *key) //__OSX_AVAILABLE_STARTING(__MAC_10_6, __IPHONE_3_1); - (void)addActionBlock:(XXWGestureBlock)block { if (block) { objc_setAssociatedObject(self, &target_key, block, OBJC_ASSOCIATION_COPY_NONATOMIC); } } - (void)invoke:(id)sender { XXWGestureBlock block = objc_getAssociatedObject(self, &target_key); if (block) { block(sender); } } @end

VC 中使用,咱们能够直接调用手势对象,来实现action,是否是很方便.

[self.view addGestureRecognizer:[UITapGestureRecognizer xxw_gestureRecognizerWithActionBlock:^(id gestureRecognizer) { NSLog(@"点击-------"); }]]; [self.view addGestureRecognizer:[UILongPressGestureRecognizer xxw_gestureRecognizerWithActionBlock:^(id gestureRecognizer) { NSLog(@"长按-------"); }]];

总结:经过学习使用 runtime,咱们能更好来了解体会oc底层的运行机制,同时,咱们可使用runtime,来获取系统底层私有方法和属性来使用,动态的添加属性和方法,在有些场景下使用很是的高效,同时咱们可使用runtime,开完成不少好的Category,来高效开发.本文章只是对runtime的一些基础知识的概括，可以让初学者,更好更快的理解runtime,力图起个抛砖引玉的做用。还有许多关于runtime有意思东西还须要读者本身去探索发现。

文／Civel_Xu（简书做者）原文连接：http://www.jianshu.com/p/f87b220f48ae 著做权归做者全部，转载请联系做者得到受权，并标注“简书做者”。