iOS Runtime总结

iOS Runtime总结。

runtime 概念

Objective-C是基于 C 的，它为 C 添加了面向对象的特性。它将很多静态语言在编译和链接时期做的事放到了 runtime 运行时来处理，可以说runtime是我们 Objective-C 幕后工作者。

runtime(简称运行时)，是一套 纯C(C和汇编写的) 的API。而 OC 就是运行时机制，也就是在运行时候的一些机制，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个函数。

OC的函数调用成为消息发送，属于动态调用过程。在编译的时候并不能决定真正调用哪个函数，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。

事实证明：在编译阶段，OC 可以调用任何函数，即使这个函数并未实现，只要声明过就不会报错，只有当运行的时候才会报错，这是因为OC是运行时动态调用的。而 C 语言调用未实现的函数就会报错。

runtime 消息机制

我们写 OC 代码，它在运行的时候也是转换成了runtime方式运行的。任何方法调用本质：就是发送一个消息(用runtime发送消息，OC 底层实现通过runtime实现)。

消息机制原理：对象根据方法编号SEL去映射表查找对应的方法实现。

每一个 OC 的方法，底层必然有一个与之对应的runtime方法。

OC-->runtime

简单示例：

验证：方法调用，是否真的是转换为消息机制?

必须要导入头文件#import

注解1：我们导入系统的头文件，一般用尖括号。

注解2：OC 解决消息机制方法提示步骤【查找build setting-> 搜索msg->objc_msgSend(YES --> NO)】

注解3：最终生成消息机制,编译器做的事情，最终代码，需要把当前代码重新编译，用xcode编译器，【clang -rewrite-objc main.m查看最终生成代码】，示例：cd main.m --> 输入前面指令，就会生成 .opp文件(C++代码)

注解4：这里一般不会直接导入

message.h

示例代码：OC 方法-->runtime 方法

说明: eat(无参) 和 run(有参) 是 Person模型类中的私有方法「可以帮我调用私有方法」;

// Person *p = [Person alloc];

// 底层的实际写法

Person *p = objc_msgSend(objc_getClass("Person"), sel_registerName("alloc"));

// p = [p init];

p = objc_msgSend(p, sel_registerName("init"));

// 调用对象方法(本质：让对象发送消息)

//[p eat];

// 本质：让类对象发送消息

objc_msgSend(p, @selector(eat));

objc_msgSend([Person class], @selector(run:),20);

//--------------------------- <#我是分割线#> ------------------------------//

// 也许下面这种好理解一点

// id objc = [NSObject alloc];

id objc = objc_msgSend([NSObject class], @selector(alloc));

// objc = [objc init];

objc = objc_msgSend(objc, @selector(init));

runtime 方法调用流程「消息机制」

面试：消息机制方法调用流程

怎么去调用eat方法，对象方法：(保存到类对象的方法列表) ，类方法：(保存到元类(Meta Class)中方法列表)。

1.OC 在向一个对象发送消息时，runtime库会根据对象的isa指针找到该对象对应的类或其父类中查找方法。。

2.注册方法编号(这里用方法编号的好处，可以快速查找)。

3.根据方法编号去查找对应方法。

4.找到只是最终函数实现地址，根据地址去方法区调用对应函数。

补充：一个objc对象的isa的指针指向什么?有什么作用?

每一个对象内部都有一个isa指针，这个指针是指向它的真实类型，根据这个指针就能知道将来调用哪个类的方法。

runtime 常见作用

动态交换两个方法的实现

动态添加属性(从类目中添加)

实现字典转模型的自动转换

发送消息

动态添加方法

拦截并替换方法

实现 NSCoding 的自动归档和解档

runtime 常用开发应用场景「工作掌握」

runtime 交换方法

应用场景：当第三方框架 或者 系统原生方法功能不能满足我们的时候，我们可以在保持系统原有方法功能的基础上，添加额外的功能。

需求：加载一张图片直接用[UIImage imageNamed:@"image"];是无法知道到底有没有加载成功。给系统的imageNamed添加额外功能(是否加载图片成功)。

方案一：继承系统的类，重写方法.(弊端：每次使用都需要导入)

方案二：使用 runtime，交换方法.

实现步骤：

1.给系统的方法添加分类

2.自己实现一个带有扩展功能的方法

3.交换方法,只需要交换一次,

案例代码：方法+调用+打印输出

- (void)viewDidLoad {

[super viewDidLoad];

// 方案一：先搞个分类，定义一个能加载图片并且能打印的方法+ (instancetype)imageWithName:(NSString *)name;

// 方案二：交换 imageNamed 和 ln_imageNamed 的实现，就能调用 imageNamed，间接调用 ln_imageNamed 的实现。

UIImage *image = [UIImage imageNamed:@"123"];

}

#import

@implementation UIImage (Image)

/**

load方法: 把类加载进内存的时候调用,只会调用一次

方法应先交换，再去调用

*/

+ (void)load {

// 1.获取 imageNamed方法地址

// class_getClassMethod(获取某个类的方法)

Method imageNamedMethod = class_getClassMethod(self, @selector(imageNamed:));

// 2.获取 ln_imageNamed方法地址

Method ln_imageNamedMethod = class_getClassMethod(self, @selector(ln_imageNamed:));

// 3.交换方法地址，相当于交换实现方式;「method_exchangeImplementations 交换两个方法的实现」

method_exchangeImplementations(imageNamedMethod, ln_imageNamedMethod);

}

/**

看清楚下面是不会有死循环的

调用 imageNamed => ln_imageNamed

调用 ln_imageNamed => imageNamed

*/

// 加载图片 且 带判断是否加载成功

+ (UIImage *)ln_imageNamed:(NSString *)name { //注意：这里不能写[UIImage imageNamed:]，因为方法交换了，这样会死循环 UIImage *image = [UIImage ln_imageNamed:name];

if (image) {

NSLog(@"runtime添加额外功能--加载成功");

} else {

NSLog(@"runtime添加额外功能--加载失败");

}

return image;

}

/**

不能在分类中重写系统方法imageNamed，因为会把系统的功能给覆盖掉，而且分类中不能调用super

所以第二步，我们要 自己实现一个带有扩展功能的方法.

+ (UIImage *)imageNamed:(NSString *)name {

}

*/

@end

// 打印输出

2017-02-17 17:52:14.693 runtime[12761:543574] runtime添加额外功能--加载成功

总结：我们所做的就是在方法调用流程第三步的时候，交换两个方法地址指向。而且我们改变指向要在系统的imageNamed:方法调用前，所以将代码写在了分类的load方法里。最后当运行的时候系统的方法就会去找我们的方法的实现。

runtime 给分类动态添加属性

原理：给一个类声明属性，其实本质就是给这个类添加关联，并不是直接把这个值的内存空间添加到类存空间。

应用场景：给系统的类添加属性的时候,可以使用runtime动态添加属性方法。

注解：系统NSObject添加一个分类，我们知道在分类中是不能够添加成员属性的，虽然我们用了@property，但是仅仅会自动生成get和set方法的声明，并没有带下划线的属性和方法实现生成。但是我们可以通过runtime就可以做到给它方法的实现。

需求：给系统 NSObject 类动态添加属性name字符串。

案例代码：方法+调用+打印

@interface NSObject (Property)

// @property分类:只会生成get,set方法声明,不会生成实现,也不会生成下划线成员属性

@property NSString *name;

@property NSString *height;

@end

@implementation NSObject (Property)

- (void)setName:(NSString *)name {

// objc_setAssociatedObject(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)

// object:给哪个对象添加属性

// key:属性名称

// value:属性值

// policy:保存策略

objc_setAssociatedObject(self, @"name", name, OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC);

}

- (NSString *)name {

return objc_getAssociatedObject(self, @"name");

}

// 调用

NSObject *objc = [[NSObject alloc] init];

objc.name = @"123";

NSLog(@"runtime动态添加属性name==%@",objc.name);

// 打印输出

2017-02-17 19:37:10.530 runtime[12761:543574] runtime动态添加属性--name == 123

总结：其实，给属性赋值的本质，就是让属性与一个对象产生关联，所以要给NSObject的分类的name属性赋值就是让name和NSObject产生关联，而runtime可以做到这一点。

runtime 字典转模型

字典转模型的方式：

一个一个的给模型属性赋值(初学者)。

字典转模型KVC实现

KVC 字典转模型弊端：必须保证，模型中的属性和字典中的key一一对应。

如果不一致，就会调用[setValue:forUndefinedKey:]报key找不到的错。

分析:模型中的属性和字典的key不一一对应，系统就会调用setValue:forUndefinedKey:报错。

解决：重写对象的setValue:forUndefinedKey:，把系统的方法覆盖，就能继续使用KVC，字典转模型了。

字典转模型Runtime实现

思路：利用运行时，遍历模型中所有属性，根据模型的属性名，去字典中查找key，取出对应的值，给模型的属性赋值(从提醒：字典中取值，不一定要全部取出来)。

考虑情况：

1.当字典的key和模型的属性匹配不上。

2.模型中嵌套模型(模型属性是另外一个模型对象)。

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)。

注解：根据上面的三种特殊情况，先是字典的key和模型的属性不对应的情况。不对应有两种，一种是字典的键值大于模型属性数量，这时候我们不需要任何处理，因为runtime是先遍历模型所有属性，再去字典中根据属性名找对应值进行赋值，多余的键值对也当然不会去看了;另外一种是模型属性数量大于字典的键值对，这时候由于属性没有对应值会被赋值为nil，就会导致crash，我们只需加一个判断即可。考虑三种情况下面一一注解;

步骤：提供一个NSObject分类，专门字典转模型，以后所有模型都可以通过这个分类实现字典转模型。

MJExtension字典转模型实现

底层也是对runtime的封装，才可以把一个模型中所有属性遍历出来。(你之所以看不懂，是MJ封装了很多层而已^_^.)。

这里针对字典转模型 KVC 实现，就不做详解了，如果你 对 KVC 详解使用或是实现原理 不是很清楚的，可以参考实用「KVC编码 & KVO监听

字典转模型 Runtime 方式实现：

说明：下面这个示例，是考虑三种情况包含在内的转换示例，具体可以看图上的注解

Runtime 字典转模型

1、runtime 字典转模型-->字典的key和模型的属性不匹配「模型属性数量大于字典键值对数」，这种情况处理如下：

// Runtime:根据模型中属性,去字典中取出对应的value给模型属性赋值

// 思路：遍历模型中所有属性->使用运行时

+ (instancetype)modelWithDict:(NSDictionary *)dict

{

// 1.创建对应的对象

id objc = [[self alloc] init];

// 2.利用runtime给对象中的属性赋值

/**

class_copyIvarList: 获取类中的所有成员变量

Ivar：成员变量

第一个参数：表示获取哪个类中的成员变量

第二个参数：表示这个类有多少成员变量，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，会把所有成员属性放在一个数组中，通过返回的数组就能全部获取到。

count: 成员变量个数

*/

unsigned int count = 0;

// 获取类中的所有成员变量

Ivar *ivarList = class_copyIvarList(self, &count);

// 遍历所有成员变量

for (int i = 0; i < count; i++) {

// 根据角标，从数组取出对应的成员变量

Ivar ivar = ivarList[i];

// 获取成员变量名字

NSString *ivarName = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getName(ivar)];

// 处理成员变量名->字典中的key(去掉 _ ,从第一个角标开始截取)

NSString *key = [ivarName substringFromIndex:1];

// 根据成员属性名去字典中查找对应的value

id value = dict[key];

// 【如果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 (could not set nil as the value for the key age.)

if (value) {

// 给模型中属性赋值

[objc setValue:value forKey:key];

}

}

return objc;

}

注：

这里在获取模型类中的所有属性名，是采取class_copyIvarList先获取成员变量(以下划线开头) ，然后再处理成员变量名->字典中的key(去掉 _ ,从第一个角标开始截取) 得到属性名。

原因：

Ivar：成员变量,以下划线开头，Property 属性

获取类里面属性class_copyPropertyList

获取类中的所有成员变量class_copyIvarList

{

int _a; // 成员变量

}

@property (nonatomic, assign) NSInteger attitudes_count; // 属性

这里有成员变量，就不会漏掉属性;如果有属性，可能会漏掉成员变量;

使用runtime字典转模型获取模型属性名的时候，最好获取成员属性名Ivar因为可能会有个属性是没有setter和``getter方法的。

2、runtime 字典转模型-->模型中嵌套模型「模型属性是另外一个模型对象」，这种情况处理如下：

+ (instancetype)modelWithDict2:(NSDictionary *)dict

{

// 1.创建对应的对象

id objc = [[self alloc] init];

// 2.利用runtime给对象中的属性赋值

unsigned int count = 0;

// 获取类中的所有成员变量

Ivar *ivarList = class_copyIvarList(self, &count);

// 遍历所有成员变量

for (int i = 0; i < count; i++) {

// 根据角标，从数组取出对应的成员变量

Ivar ivar = ivarList[i];

// 获取成员变量名字

NSString *ivarName = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getName(ivar)];

// 获取成员变量类型

NSString *ivarType = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getTypeEncoding(ivar)];

// 替换: @\"User\" -> User

ivarType = [ivarType stringByReplacingOccurrencesOfString:@"\"" withString:@""];

ivarType = [ivarType stringByReplacingOccurrencesOfString:@"@" withString:@""];

// 处理成员属性名->字典中的key(去掉 _ ,从第一个角标开始截取)

NSString *key = [ivarName substringFromIndex:1];

// 根据成员属性名去字典中查找对应的value

id value = dict[key];

//--------------------------- <#我是分割线#> ------------------------------//

//

// 二级转换:如果字典中还有字典，也需要把对应的字典转换成模型

// 判断下value是否是字典,并且是自定义对象才需要转换

if ([value isKindOfClass:[NSDictionary class]] && ![ivarType hasPrefix:@"NS"]) {

// 字典转换成模型 userDict => User模型, 转换成哪个模型

// 根据字符串类名生成类对象

Class modelClass = NSClassFromString(ivarType);

if (modelClass) { // 有对应的模型才需要转

// 把字典转模型

value = [modelClass modelWithDict2:value];

}

}

// 给模型中属性赋值

if (value) {

[objc setValue:value forKey:key];

}

}

return objc;

}

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