runtime

前言

runtime的资料网上有很多了，部分有些晦涩难懂，我通过自己的学习方法总结一遍，主要讲一些常用的方法功能，以实用为主，我觉得用到印象才是最深刻的，并且最后两个demo也是MJExtension的实现原理，面试的时候也可以多扯点。

另外runtime的知识还有很多，想要了解更多可以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（引入或），编译器最终都会将OC代码转化为运行时代码，通过终端命令编译.m 文件：clang -rewrite-objc xxx.m可以看到编译后的xxx.cpp（C++文件）。

比如我们创建了一个对象[[NSObject alloc]init]，最终被转换为几万行代码，截取最关键的一句可以看到底层是通过runtime创建的对象

.cpp 文件

删除掉一些强制转换语句，可以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。利用这个功能我们可以探究底层，比如block的实现原理。

需要注意的是，使用objc_msgSend()sel_registerName()方法需要导入头文件

消息机制

另外利用runtime 可以做一些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

获得某个类的所有成员方法、所有成员变量

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，比如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），比如拦截imageNamed:、viewDidLoad、alloc；

3.实现分类也可以增加属性；

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。

下面我通过demo 我一个个来讲解

一、交换两个方法的实现，拦截系统自带的方法调用功能

需要用到的方法

获得某个类的类方法

Method class_getClassMethod(Classcls,SELname)

获得某个类的实例对象方法

Method class_getInstanceMethod(Classcls,SELname)

交换两个方法的实现

voidmethod_exchangeImplementations(Method m1 , Method m2)

案例1：方法简单的交换

创建一个Person类，类中实现以下两个类方法，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];

下面通过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([Personclass],@selector(run));Method m2 = class_getClassMethod([Personclass],@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：比如iOS6 升级 iOS7 后需要版本适配，根据不同系统使用不同样式图片（拟物化和扁平化），如何通过不去手动一个个修改每个UIImage的imageNamed：方法就可以实现为该方法中加入版本判断语句？

步骤：

1、为UIImage建一个分类（UIImage+Category）

2、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，比如版本判断

+ (UIImage*)xh_imageNamed:(NSString*)name {doubleversion = [[UIDevicecurrentDevice].systemVersion doubleValue];if(version >=7.0) {// 如果系统版本是7.0以上，使用另外一套文件名结尾是‘_os7’的扁平化图片name = [name stringByAppendingString:@"_os7"];    }return[UIImagexh_imageNamed:name];}

3、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([UIImageclass],@selector(imageNamed:));    Method m2 = class_getClassMethod([UIImageclass],@selector(xh_imageNamed:));// 开始交换方法实现method_exchangeImplementations(m1, m2);}

注意：自定义方法中最后一定要再调用一下系统的方法，让其有加载图片的功能，但是由于方法交换，系统的方法名已经变成了我们自定义的方法名（有点绕，就是用我们的名字能调用系统的方法，用系统的名字能调用我们的方法），这就实现了系统方法的拦截！

利用以上思路，我们还可以给 NSObject 添加分类，统计创建了多少个对象，给控制器添加分类，统计有创建了多少个控制器，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！

二、在分类中设置属性，给任何一个对象设置属性

众所周知，分类中是无法设置属性的，如果在分类的声明中写@property 只能为其生成get 和 set 方法的声明，但无法生成成员变量，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？比如这样：

int_age;- (int)age {return_age;}- (void)setAge:(int)age {    _age = age;}

但是全局变量程序整个执行过程中内存中只有一份，我们创建多个对象修改其属性值都会修改同一个变量，这样就无法保证像属性一样每个对象都拥有其自己的属性值。这时我们就需要借助runtime为分类增加属性的功能了。

需要用到的方法

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：给哪个对象设置属性

参数 key：一个属性对应一个Key，将来可以通过key取出这个存储的值，key 可以是任何类型：double、int 等，建议用char 可以节省字节

参数 value：给属性设置的值

参数policy：存储策略 （assign 、copy 、 retain就是strong）

voidobjc_setAssociatedObject(idobject ,constvoid*key ,idvalue ,objc_AssociationPolicy policy)

利用参数key 将对象object中存储的对应值取出来

idobjc_getAssociatedObject(idobject ,constvoid*key)

步骤：

1、创建一个分类，比如给任何一个对象都添加一个name属性，就是NSObject添加分类（NSObject+Category）

2、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;

3、在.m 中重写set 和 get 方法，内部利用runtime 给属性赋值和取值

charnameKey;- (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 {returnobjc_getAssociatedObject(self, &nameKey);}

三、获得一个类的所有成员变量

最典型的用法就是一个对象在归档和解档的 encodeWithCoder和initWithCoder:方法中需要该对象所有的属性进行decodeObjectForKey: 和 encodeObject:，通过runtime我们声明中无论写多少个属性，都不需要再修改实现中的代码了。

需要用到的方法

获得某个类的所有成员变量（outCount 会返回成员变量的总数）

参数：

1、哪个类

2、放一个接收值的地址，用来存放属性的个数

3、返回值：存放所有获取到的属性，通过下面两个方法可以调出名字和类型

Ivar *class_copyIvarList(Class cls ,unsignedint*outCount)

获得成员变量的名字

constchar*ivar_getName(Ivar v)

获得成员变量的类型

constchar*ivar_getTypeEndcoding(Ivar v)

案例1：获取Person类中所有成员变量的名字和类型

unsignedintoutCount =0;Ivar *ivars = class_copyIvarList([Personclass], &outCount);// 遍历所有成员变量for(inti =0; i < outCount; i++) {// 取出i位置对应的成员变量Ivar ivar = ivars[i];constchar*name = ivar_getName(ivar);constchar*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 获取所有属性来重写归档解档方法

// 设置不需要归解档的属性- (NSArray*)ignoredNames {return@[@"_aaa",@"_bbb",@"_ccc"];}// 解档方法- (instancetype)initWithCoder:(NSCoder*)aDecoder {if(self= [superinitWithCoder:aDecoder]) {// 获取所有成员变量unsignedintoutCount =0;        Ivar *ivars = class_copyIvarList([selfclass], &outCount);for(inti =0; i < outCount; i++) {            Ivar ivar = ivars[i];// 将每个成员变量名转换为NSString对象类型NSString*key = [NSStringstringWithUTF8String:ivar_getName(ivar)];// 忽略不需要解档的属性if([[selfignoredNames] containsObject:key]) {continue;            }// 根据变量名解档取值，无论是什么类型idvalue = [aDecoder decodeObjectForKey:key];// 取出的值再设置给属性[selfsetValue:value forKey:key];// 这两步就相当于以前的 self.age = [aDecoder decodeObjectForKey:@"_age"];}        free(ivars);    }returnself;}// 归档调用方法- (void)encodeWithCoder:(NSCoder*)aCoder {// 获取所有成员变量unsignedintoutCount =0;    Ivar *ivars = class_copyIvarList([selfclass], &outCount);for(inti =0; i < outCount; i++) {        Ivar ivar = ivars[i];// 将每个成员变量名转换为NSString对象类型NSString*key = [NSStringstringWithUTF8String:ivar_getName(ivar)];// 忽略不需要归档的属性if([[selfignoredNames] containsObject:key]) {continue;        }// 通过成员变量名，取出成员变量的值idvalue = [selfvalueForKeyPath:key];// 再将值归档[aCoder encodeObject:value forKey:key];// 这两步就相当于 [aCoder encodeObject:@(self.age) forKey:@"_age"];}    free(ivars);}

依据上面的原理我们就可以给NSObject做一个分类，让我们不需要每次都写这么一长串代码，只要实现一小段代码就可以让一个对象具有归解档的能力。

注意，下面的代码我换了一个方法名（不然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@interfaceNSObject(Extension)- (NSArray*)ignoredNames;- (void)encode:(NSCoder*)aCoder;- (void)decode:(NSCoder*)aDecoder;@end

NSObject+Extension.m

#import"NSObject+Extension.h"#import@implementationNSObject(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 != [NSObjectclass]) {unsignedintoutCount =0;        Ivar *ivars = class_copyIvarList(c, &outCount);for(inti =0; i < outCount; i++) {            Ivar ivar = ivars[i];NSString*key = [NSStringstringWithUTF8String:ivar_getName(ivar)];// 如果有实现该方法再去调用if([selfrespondsToSelector:@selector(ignoredNames)]) {if([[selfignoredNames] containsObject:key])continue;            }idvalue = [aDecoder decodeObjectForKey:key];            [selfsetValue: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 != [NSObjectclass]) {unsignedintoutCount =0;        Ivar *ivars = class_copyIvarList([selfclass], &outCount);for(inti =0; i < outCount; i++) {            Ivar ivar = ivars[i];NSString*key = [NSStringstringWithUTF8String:ivar_getName(ivar)];// 如果有实现该方法再去调用if([selfrespondsToSelector:@selector(ignoredNames)]) {if([[selfignoredNames] containsObject:key])continue;            }idvalue = [selfvalueForKeyPath:key];            [aCoder encodeObject:value forKey:key];        }        free(ivars);        c = [c superclass];    }}@end

上面分类使用方法：在需要归解档的对象中实现下面方法即可：

// 设置需要忽略的属性- (NSArray*)ignoredNames {return@[@"bone"];}// 在系统方法内来调用我们的方法- (instancetype)initWithCoder:(NSCoder*)aDecoder {if(self= [superinit]) {        [selfdecode:aDecoder];    }returnself;}- (void)encodeWithCoder:(NSCoder*)aCoder {    [selfencode:aCoder];}

这样看来，我们每次又要写同样的代码，我们可以将归解档两个方法封装为宏，在需要的地方一句宏搞定，如果有不需要归解档的属性就实现ignoredNames 方法，具体可以看我的demo，这个也是MJExtension中那个一句宏就可以解决归解档的实现原理。

案例3：利用runtime 获取所有属性来进行字典转模型

以往我们都是利用KVC进行字典转模型，但是它还是有一定的局限性，例如：模型属性和键值对对应不上会crash（虽然可以重写setValue:forUndefinedKey:方法防止报错），模型属性是一个对象或者数组时不好处理等问题，所以无论是效率还是功能上，利用runtime进行字典转模型都是比较好的选择。

字典转模型我们需要考虑三种特殊情况：

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）

根据上面的三种特殊情况，我们一个个处理，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，JSON数据和sample如下：

JSON数据

- (void)setDict:(NSDictionary*)dict {        Class c =self.class;while(c &&c != [NSObjectclass]) {unsignedintoutCount =0;        Ivar *ivars = class_copyIvarList(c, &outCount);for(inti =0; i < outCount; i++) {            Ivar ivar = ivars[i];NSString*key = [NSStringstringWithUTF8String: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idvalue = 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if(value ==nil)continue;// 将字典中的值设置到模型上[selfsetValue:value forKeyPath:key];        }        free(ivars);        c = [c superclass];    }}

第二种情况是模型的属性是另外一个模型对象

JSON数据

这时候我们就需要利用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，需要注意的是我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。

打印可以看到各属性类型

#import"NSObject+JSONExtension.h"#import@implementationNSObject(JSONExtension)- (void)setDict:(NSDictionary*)dict {        Class c =self.class;while(c &&c != [NSObjectclass]) {unsignedintoutCount =0;        Ivar *ivars = class_copyIvarList(c, &outCount);for(inti =0; i < outCount; i++) {            Ivar ivar = ivars[i];NSString*key = [NSStringstringWithUTF8String: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idvalue = 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if(value ==nil)continue;// 获得成员变量的类型NSString*type = [NSStringstringWithUTF8String:ivar_getTypeEncoding(ivar)];// 如果属性是对象类型NSRangerange = [type rangeOfString:@"@"];if(range.location !=NSNotFound) {// 那么截取对象的名字（比如@"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）Classclass=NSClassFromString(type);                    value = [classobjectWithDict:value];                }            }// 将字典中的值设置到模型上[selfsetValue:value forKeyPath:key];        }        free(ivars);        c = [c superclass];    }}+ (instancetype)objectWithDict:(NSDictionary*)dict {NSObject*obj = [[selfalloc]init];    [obj setDict:dict];returnobj;}

第三种情况是模型的属性是一个数组，数组中是一个个模型对象，例如下面的数据我就可以通过books[0].name获取到C语言程序设计

JSON数据

我们既然能获取到属性类型，那就可以拦截到模型的那个数组属性，进而对数组中每个模型遍历并字典转模型，但是我们不知道数组中的模型都是什么类型，我们可以声明一个方法，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，可以参考我的demo，直接运行即可。

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@implementationNSObject(JSONExtension)- (void)setDict:(NSDictionary*)dict {        Class c =self.class;while(c &&c != [NSObjectclass]) {unsignedintoutCount =0;        Ivar *ivars = class_copyIvarList(c, &outCount);for(inti =0; i < outCount; i++) {            Ivar ivar = ivars[i];NSString*key = [NSStringstringWithUTF8String: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idvalue = 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if(value ==nil)continue;// 获得成员变量的类型NSString*type = [NSStringstringWithUTF8String:ivar_getTypeEncoding(ivar)];// 如果属性是对象类型NSRangerange = [type rangeOfString:@"@"];if(range.location !=NSNotFound) {// 那么截取对象的名字（比如@"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）Classclass=NSClassFromString(type);                    value = [classobjectWithDict:value];                                    }elseif([type isEqualToString:@"NSArray"]) {// 如果是数组类型，将数组中的每个模型进行字典转模型，先创建一个临时数组存放模型NSArray*array = (NSArray*)value;NSMutableArray*mArray = [NSMutableArrayarray];// 获取到每个模型的类型idclass;if([selfrespondsToSelector:@selector(arrayObjectClass)]) {NSString*classStr = [selfarrayObjectClass];class=NSClassFromString(classStr);                    }// 将数组中的所有模型进行字典转模型for(inti =0; i < array.count; i++) {                        [mArray addObject:[classobjectWithDict:value[i]]];                    }                                        value = mArray;                }            }// 将字典中的值设置到模型上[selfsetValue:value forKeyPath:key];        }        free(ivars);        c = [c superclass];    }}+ (instancetype)objectWithDict:(NSDictionary*)dict {NSObject*obj = [[selfalloc]init];    [obj setDict:dict];returnobj;}@end