IOS Object-C 中Runtime詳解及實例代碼
IOS Object-C 中Runtime詳解
最近了解了一下OC的Runtime，真的是OC中很強大的一個機制，看起來比較底層，但其實可以有很多活用的方式。
什麼是Runtime
我們雖然是用Objective-C寫的代碼，其實在運行過程中都會被轉化成C代碼去執行。比如說OC的方法調用都會轉成C函數 id objc_msgSend ( id self, SEL op, … ); 而OC中的對象其實在Runtime中都會用結構體來表示，這個結構體中包含了類名、成員變量列表、方法列表、協議列表、緩存等。
類在Runtime中的表示：
struct objc_class {
Class isa;//指針，顧名思義，表示是一個什麼，
//實例的isa指向類對象，類對象的isa指向元類
#if !__OBJC2__
Class super_class; //指向父類
const char *name; //類名
long version;
long info;
long instance_size
struct objc_ivar_list *ivars //成員變量列表
struct objc_method_list **methodLists; //方法列表
struct objc_cache *cache;//緩存
//一種優化，調用過的方法存入緩存列表，下次調用先找緩存
struct objc_protocol_list *protocols //協議列表
#endif
} OBJC2_UNAVAILABLE;
/* Use `Class` instead of `struct objc_class *` */
整個Runtime機制其實可以挖的點很多，這裡只是簡單的介紹一些常見的用法，如果將其細細解析，相信一定會對OC的理解加深幾個層面。
獲取屬性/方法/協議列表
最直接的一種用法，就是獲取我們的結構體中存儲的對象的屬性、方法、協議等列表，從而獲取其所有這些信息。
要獲取也比較簡單，但是自己嘗試之前需要注意幾點：
一定要自己給類加幾個屬性、方法，遵循一些協議，否則當然是看不到輸出信息的。
要使用這些獲取的方法，需要導入頭文件 #import
#import <objc/runtime.h>
// 輸出類的一些信息
- (void)logInfo {
unsigned int count;// 用於記錄列表內的數量，進行循環輸出
// 獲取屬性列表
objc_property_t *propertyList = class_copyPropertyList([self class], &count);
for (unsigned int i = 0; i < count; i++) {
const char *propertyName = property_getName(propertyList[i]);
NSLog(@"property --> %@", [NSString stringWithUTF8String:propertyName]);
}
// 獲取方法列表
Method *methodList = class_copyMethodList([self class], &count);
for (unsigned int i; i < count; i++) {
Method method = methodList[i];
NSLog(@"method --> %@", NSStringFromSelector(method_getName(method)));
}
// 獲取成員變量列表
Ivar *ivarList = class_copyIvarList([self class], &count);
for (unsigned int i; i < count; i++) {
Ivar myIvar = ivarList[i];
const char *ivarName = ivar_getName(myIvar);
NSLog(@"Ivar --> %@", [NSString stringWithUTF8String:ivarName]);
}
// 獲取協議列表
__unsafe_unretained Protocol **protocolList = class_copyProtocolList([self class], &count);
for (unsigned int i; i < count; i++) {
Protocol *myProtocal = protocolList[i];
const char *protocolName = protocol_getName(myProtocal);
NSLog(@"protocol --> %@", [NSString stringWithUTF8String:protocolName]);
}
}
方法調用的過程
調用方法分為調用實例方法和調用類方法，在結構體我們可以看到第一個就是一個 isa 指針，會指向類對象或者元類，什麼叫元類呢？
每個實例對象有個isa的指針，他指向對象的類，而類裡也有個isa的指針, 指向meteClass(元類)。元類保存了類方法的列表。當類方法被調用時，先會從本身查找類方法的實現，如果沒有，元類會向他父類查找該方法。同時注意的是：元類（meteClass）也是類，它也是對象。元類也有isa指針,它的isa指針最終指向的是一個根元類(root meteClass)。根元類的isa指針指向本身，這樣形成了一個封閉的內循環。
通過isa，就可以不斷往上方去回溯自己的父類等，而方法的調用也利用了這個過程：
-
首先，當然在對象自己緩存的方法列表中去找要調用的方法，找到了就直接執行其實現。
緩存裡沒找到，就去上面說的它的方法列表裡找，找到了就執行其實現。
還沒找到，說明這個類自己沒有了，就會通過isa去向其父類裡執行1、2。
如果找到了根類還沒找到，那麼就是沒有了，會轉向一個攔截調用的方法，我們可以自己在攔截調用方法裡面做一些處理。
如果沒有在攔截調用裡做處理，那麼就會報錯崩潰。
以上就是方法調用的過程。我們可以看到的是，所謂重寫父類方法，並不是抹除了父類方法，父類的方法還是存在的，只是我們在子類裡面找到了就不會再去父類裡找了，是這個層面的“覆蓋”。而我們熟悉的 super 調用父類的方法實現，就是告知要去調用父類實現的標識。
攔截調用與動態添加
上面說到了攔截調用，就是在所有地方都找不到方法的實現的話，會出發攔截調用，可以自己去做一些處理避免程序崩潰。那在什麼地方做處理呢？NSObject有四個方法可以用來做處理：
// 調用不存在的類方法時觸發，默認返回NO，可以加上自己的處理後返回YES + (BOOL)resolveClassMethod:(SEL)sel; // 調用不存在的實例方法時觸發，默認返回NO，可以加上自己的處理後返回YES + (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel; // 將調用的不存在的方法重定向到一個其他聲明了這個方法的類裡去，返回那個類的target - (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector; // 將調用的不存在的方法打包成 NSInvocation 給你，自己處理後調用 invokeWithtarget: 方法讓某個類來觸發 - (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation;
假設我們成功攔截下來了，那我們可以做什麼處理呢？這個其實就是根據具體情況看你要怎麼處理了。但這裡有一個久聞其名的東西就可以派上用場了：動態添加方法。
我們知道OC是動態的，也就是說很多東西它不是在編譯時去判斷，而是在運行時去處理的，這其實帶來了很大的靈活性，比如這裡我們對於一些不存在的方法的調用，就可以動態去添加上一個方法來代替我們要調用的方法。
比如我們添加一個Button，點擊事件我們關聯到一個沒有具體實現的實例方法，這種情況下如果不做任何處理那麼點擊Button後一定會崩潰，但是如果我們攔截並動態添加一個方法來報警，就不會崩潰了：
@interface ViewController ()
@property (nonatomic, strong) UIButton *logBtn;
- (void)notHas;// 要調用的實例方法，沒有具體實現
@end
- (void)viewDidLoad {
[super viewDidLoad];
// 添加按鈕
self.logBtn = [[UIButton alloc] initWithFrame:CGRectMake(100, 200, 100, 20)];
[self.logBtn setTitle:@"測 試" forState:UIControlStateNormal];
[self.logBtn setTitleColor:[UIColor lightGrayColor] forState:UIControlStateNormal];
// 添加沒有實現的點擊事件
[self.logBtn addTarget:self action:@selector(notHas) forControlEvents:UIControlEventTouchUpInside];
[self.view addSubview:self.logBtn];
}
// 攔截對不存在的方法的調用
+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel {
NSLog(@"notFind!");
// 給本類動態添加一個方法
if ([NSStringFromSelector(sel) isEqualToString:@"notHas"]) {
class_addMethod(self, sel, (IMP)runAddMethod, "v@:*");
}
// 注意要返回YES
return YES;
}
// 要動態添加的方法，這是一個C方法
void runAddMethod(id self, SEL _cmd, NSString *string) {
NSLog(@"動態添加一個方法來提示");
}
按照上面的處理，點擊按鈕後就不會崩潰，而是轉到了對 runAddMethod 方法的調用。其實更明確地說，應該是重現了對要調用的方法的實現，將原本要調用的方法的實現，改為了一個新的實現。class_addMethod 方法的第二個參數是要重寫的方法，這裡用的就是傳進來的參數sel，第三個參數就是重寫後的實現。第四個參數是方法的簽名。
關聯對象
什麼叫關聯對象？說通俗一點，我們都知道用Category類別可以給一些已經存在的，比如系統的類添加方法，但是不能添加新屬性，那怎麼添加屬性呢？一種直接的方法是繼承，但如果只是為了添加一個屬性就去做一次繼承，還是有點重，這時候，就可以用關聯對象的方法。
有兩個相關的方法：
objc_setAssociatedObject 方法用來給類關聯一個屬性；
objc_getAssociatedObject 方法用來獲取之前關聯的屬性。
比如說給自己這個類關聯一個字符串：
// 關聯對象 static char associatedObjectKey; objc_setAssociatedObject(self, &associatedObjectKey, @"我就是要關聯的字符串對象內容", OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC); NSString *theString = objc_getAssociatedObject(self, &associatedObjectKey); NSLog(@"關聯對象：%@", theString);
我們先給self關聯了一個字符串內容，然後通過get方法獲取了關聯的字符串內容，並輸出。
從代碼中其實也可以猜到各個參數的意思，self的參數就是要處理的類；associatedObjectKey 的參數其實就類似於key，用來標識區分你要關聯的這個對象；第三個參數是要關聯的對象；第四個參數是關聯的策略，用命名就可以看出來全是在添加@property屬性時用到的一些修飾符，有五種策略：
enum {
OBJC_ASSOCIATION_ASSIGN = 0,
OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC = 1,
OBJC_ASSOCIATION_COPY_NONATOMIC = 3,
OBJC_ASSOCIATION_RETAIN = 01401,
OBJC_ASSOCIATION_COPY = 01403
};
熟悉@property屬性修飾符的應該能直接明白了，不熟悉的可以看這篇文章：傳送門：IOS中assign、retain、copy、weak、strong的區別以及nonatomic的含義
當然，你也可以和類別一起用，創建兩個方法用來關聯和獲取對象，比如下面這樣：
//添加關聯對象
- (void)addAssociatedObject:(id)object{
objc_setAssociatedObject(self, @selector(getAssociatedObject), object, OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC);
}
//獲取關聯對象
- (id)getAssociatedObject{
return objc_getAssociatedObject(self, _cmd);
}
這樣就既能通過Category類別來添加方法，用一起順便提供了對屬性的添加了。
結
以上是對Runtime的一點淺薄的理解和使用，Runtime的天地應該是很廣闊的，也能挖出很多高級的使用方法來，對於理解OC的運行機制是很有幫助的。
源碼下載：http://xiazai.jb51.net/201703/yuanma/RuntimeDemo-master(jb51.net).rar
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