Objective-C之runtime学习笔记

一、写在前面

Objective-C语言是动态语言，在编译阶段并不决定调用那个函数，只有在运行的时候才去根据函数名调用对应的函数，称为OC的动态特性。Objective-C一系列动态特性的实现用的就是runtime。
Objective-C方法调用实质就是消息机制的转发，即让对象发送消息。
如：

People *p = [[People alloc] init];
[p eat];

调用eat方法的实质就是:

objc_msgSend(p, @selector(eat));

其消息机制的转发原理就是对象通过SEL去映射表中查找对应的方法实现。

二、动态处理方法

1.替换方法

方法的替换指的是将原有的方法实现更改为自己制定的方法实现，通过原有的方法名调用方法时执行自己指定的方法。
我们更换下面两个类的方法做一下替换：

@implementation People
- (void)eat
{
    NSLog(@"%s", __FUNCTION__);
}
@end

@implementation Dog
- (void)sleep
{
    NSLog(@"%s", __FUNCTION__);
}
@end

调用替换方法，将People的eat方法替换为Dog的sleep方法：

ReplaceMethod([People class], @selector(eat), [Dog class], @selector(sleep));

ReplaceMethod方法的实现如下：

void ReplaceMethod(Class originClass, SEL originSelector, Class targetClass, SEL targetSelector)
{
    Method targetMethod = class_getInstanceMethod(targetClass, targetSelector);
    class_replaceMethod(originClass, originSelector, method_getImplementation(targetMethod), method_getTypeEncoding(targetMethod));
}

调用People的eat方法看到的输出为Dog的sleep方法的打印：

People *p = [[People alloc] init];
[p eat];

2.交换方法

方法交换是指交换两个方法的实现，如有甲、乙两个方法，调用甲方法实际上调用的是乙方法的实现，调用乙方法实际上调用的是甲方法的实现。
还是People类和Dog类，交换两个类的方法：

ExchangeInstanceMethod([People class], @selector(eat), [Dog class], @selector(sleep));

ExchangeInstanceMethod方法的实现：

void ExchangeInstanceMethod(Class firstClass, SEL firstSelector, Class secondClass, SEL secondSelector)
{
    Method firstMethod = class_getInstanceMethod(firstClass, firstSelector);
    Method secondMethod = class_getInstanceMethod(secondClass, secondSelector);
    method_exchangeImplementations(firstMethod, secondMethod);
}

调用People的eat方法：

People *p = [[People alloc] init];
[p eat];

打印效果可以看到调用的是Dog的sleep方法：

调用Dog的sleep方法：

Dog *d = [[Dog alloc] init];
[d sleep];

打印效果可以看出调用的是People的eat方法：

3.添加方法：

类可以通过performSelector直接调用类的方法，如：

People *p = [[People alloc] init];
[p eat];

可以这样调用：

People *p = [[People alloc] init];
[p performSelector:@selector(eat)];

class_addMethod为类添加一个未曾实现的方法，可以通过performSelector进行调用。
如将Dog的sleep方法添加到People类上：

AddMethod([People class], @selector(sleep), [Dog class], @selector(sleep));

AddMethod方法的具体实现：

void AddMethod(Class cls, SEL mSelector, Class lCls, SEL lSelector)
{
    Method lMethod = class_getInstanceMethod(lCls, lSelector);
    class_addMethod(cls, mSelector, method_getImplementation(lMethod), method_getTypeEncoding(lMethod));
}

通过performSelector调用People的sleep的方法，打印结果为Dog的sleep方法：

People *p = [[People alloc] init];
[p performSelector:@selector(sleep)];

三、获取类的属性和成员变量

1.获取类的属性

定义一个唱片的类MusicAlbum：

@interface MusicAlbum : NSObject

@property (nonatomic, strong) NSString *albumName;

@property (nonatomic, strong) NSString *author;

@property (nonatomic, strong) NSArray *musicList;

@property (nonatomic, assign) int64_t publishTime;

@end

通过class_copyPropertyList获取类的属性列表，再通过property_getName和property_getAttributes获取属性的名字和类型信息。

unsigned int count = 0;
objc_property_t *propertys = class_copyPropertyList([MusicAlbum class], &count);
for (int i = 0; i < count; i++) {
    objc_property_t property = propertys[i];
    NSString *propertyName = [NSString stringWithUTF8String:property_getName(property)];
    NSString *attriableName = [NSString stringWithUTF8String:property_getAttributes(property)];
    NSLog(@"property name is: %@, -----> attriable is: %@", propertyName, attriableName);
}

输出的属性名对应相应的属性类型，其中q代表的是长整型。
Objective-C中基本数据类型包括短整型（short）、整形（int）、长整型（long）、浮点型（float）、双精度浮点型（double）、字符型（char）、布尔型（BOOL），对应的标识分别为：short（s）、int（i）、long（q）、float（f）、double（d）、char（c）、BOOL（B）；引用数据类型以对应的属性类型显示出来，如：musicList是数组类型，而数组又是引用类型，因此在属性类型信息上可以看到 T@"NSArray",&,N,V_musicList的信息。

2.获取类的成员变量

对MusicAlbum类添加一些变量：

@private
int _age;
double _height;

@public
NSString *_nextMusicName;

通过class_copyIvarList获取类的成员变量列表，通过ivar_getName和ivar_getTypeEncoding获取成员变量名和成员变量类型信息。

unsigned int count = 0;
Ivar *ivars = class_copyIvarList([MusicAlbum class], &count);
for (int i = 0; i < count; i++) {
    Ivar ivar = ivars[i];
    NSString *ivarName = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getName(ivar)];
    NSString *ivarType = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getTypeEncoding(ivar)];
    NSLog(@"ivar name is: %@,-----> type is: %@", ivarName, ivarType);
}

在打印信息中可以看到通过Ivar获取类的成员变量包括类的属性、private变量和public变量。
成员变量类型信息和属性类型信息是相同的，分为基本数据类型和引用数据类型，基本数据类型有相对应的标识，引用数据类型以其对应的类型名标识出来。

四、关联对象

可以通过objc_setAssociatedObject和objc_getAssociatedObject给类添加属性。
如通过分类给UIColor添加一个金色颜色属性：

@interface UIColor (color)
@property (class, nonatomic, readonly) UIColor *goldColor;
@end

由于金色属性是类属性，并且是一个只读属性，通过getter方法添加这个属性。

static NSString const *gold_color_key = @"gold_color_key";
@implementation UIColor (color)

+ (UIColor *)goldColor {
    UIColor *color = objc_getAssociatedObject(self, &gold_color_key);
    if (!color) {
        color = [UIColor colorWithRed:1 green:1 blue:0 alpha:1.0];
        objc_setAssociatedObject(self, &gold_color_key, color, OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC);
    }
    return color;
}

@end

Demo
参考文章：
消息处理之performSelector
OC关联对象小结（一）
剖析runtime,看完包懂
Objective-C 中的消息与消息转发