关于Runtime，我有话要说

图是网上找的.jpg

简介

    Objective-C（下面简称OC） 是基于面向对象思想而对C 语言进行扩展的一种动态编程语言，而这个扩展的核心是Runtime。Runtime是一个用C语言和汇编语言写的动态库，它是整个OC运行框架的一块基石。

与Runtime交互

    与Runtime交互有三种方式，分别是：
  1.通过Objective-C 源代码
        大部分情况下我们都是使用OC在XCode开发工具上进行项目开发，而不需要涉及到Runtime的使用。比如，当我们调用对象方法-(void)doSomething:(NSString *)str时,只需要在键盘上敲出"[self doSomething:@"xxx"];"即可，编译过程中系统会自动帮我们转换为"objc_msgsend(person，@selector(doSomething),@"xxx");"。
    2.通过 Foundation 框架的NSObject类定义的方法
        Cocoa中大部分类都是NSObject的子类，都继承了NSObject的行为。NSObject类中一些方法可以从Runtime系统中获取信息，如：
       -class   方法返回对象的类；
      -isKindOfClass:和-isMemberOfClass:方法检查对象是否存在于指定的类的继承体系中(是否是其子类或者父类或者当前类的成员变量)；
      -respondsToSelector:检查对象能否响应指定的消息；
    3.通过对 runtime 函数的直接调用
      Runtime 系统是一个由一系列函数和数据结构组成，具有公共接口的动态共享库。使用前需要先导入、。类的操作方法大部分是以class为前缀的，而对象的操作方法大部分是以objc或object为前缀。

Runtime基础数据结构

1.Class
       Class实际上是一个指向objc_class结构体的指针，对objc_class结构体的定义如下

object_class结构体.jpg

定义中有几个重要的字段：
     1）isa：Objc中所有的类自身也是一个对象，这个对象的class也有一个isa指针，指向metaClass元类。
      2) super_class: 指向该类的父类，如果该类是顶部根类，则super_class 为NULL。
      3) cache: 用于缓存最近使用的方法，该方法可以有效提高查询指定方法的效率。
2.Meta Class(元类)
     meta class 是一个类对象的类，当我们向一个对象发送消息时，runtime会在这个对象所属的类的方法列表中查找方法；而向一个类发送消息时，会在这个类的meta class的方法列表中查找。而meta class作为一个类，它的isa指向基类的meta class，基类的meta class的isa指针又指向它自己。

网上找的图.jpg

3.Method

class_addMethod.jpg

Method是一种代表类中的某个方法的类型。图中的函数为为类添加方法，从参数可知Method结构体有SEL字段、IMP字段、char字段。SEL类型仅代表方法名,即使相同方法名的方法在不同类中定义，但方法选择器还是相同的。types表示方法的参数类型和返回值类型。IMP是一个函数指针，指向了函数体，即函数的实现。

消息发送

      当消息发送给一个对象时，objc_msgSend通过对象的isa指针获取到类的结构体，然后在方法列表中查找方法的selector。如果没有找到selector，则通过super_class找到父类，在父类的方法列表中查找selector，以此类推。若最后没有找到selector，则会进行消息转发。

消息转发

     当以"[object message]"方式调用方法时候，若找不到selector则编译器会报错。若以“perform...”形式来调用，则需要等到运行时才能确定object是否能接收message消息。如果不能则程序崩溃。消息转发机制分为三个步骤：
    1).动态方法解析
    2).备用接收者
    3). 完整转发
  1.动态方法解析
         对象接收到未知消息时，调用resolveInstanceMethod：。在这个方法中，我们有机会为该未知消息新增一个处理方法。

重写方法.jpg

  2.备用接收者
    若没有新增处理方法，则会调用forwardingTargetForSelector方法。如果一个对象实现了这个方法，并返回一个非nil的结果，则这个对象会作为消息的新接收者，而且消息会被分发到这个对象。

备用接收者.jpg

 3.完整消息转发
    若还是不能处理未知消息，则只能启用完整的消息转发机制。调用forwardInvocation:方法。对象会创建一个表示消息的NSInvocation 对象。把与消息有关的信息都封装到NSInvocation里面，包括selector、target和参数。在该方法中选择将消息转发给其它对象。还有一点，我们需要重写methodSignatureForSelector：方法，消息转发机制从这个方法获取的信息来创建NSInvocation对象，因为我们需要重写这个方法并为给定的selector提供一个合适的方法签名。PS：下图Viewcontroller只是一个普通的类。

完整消息转发.jpg

整个过程如下图所示:

网上找的图.jpg

Method Swizzling(方法替换)

在Objc中，运行时会自动调用每个类的两个方法。+load 会在类初始加载时调用，+initialize会在第一次调用类的类方法或实例方法之前被调用。由于方法替换会影响到类的全局状态，因此要尽量避免在并发处理中出现竞争情况。

method swizzling.jpg

要注意的是swizzling应该总在+load且dispatch_once中执行。+load能保证在类的初始化过程中被加载，并保证这种改变应用级别的行为的一致性。相比之下，+initialize在其执行时不提供这种保证。

总结

   深入理解Runtime 更有利于我们利用消息机制写出更强大的代码，菜鸟一枚，请喷轻一点~

参考博客：http://yulingtianxia.com/blog/2014/11/05/objective-c-runtime/
                  http://southpeak.github.io/categories/objectivec/