Runtime学习

rutime基本概念

runtime是什么

runtime是属于OC的底层，是一套比较底层的纯C语言API, 属于1个C语言库, 包含了很多底层的C语言API，可以进行一些非常底层的操作(用OC是无法现实的, 不好实现)。 在我们平时编写的OC代码中, 程序运行过程时, 其实最终都是转成了runtime的C语言代码, runtime算是OC的幕后工作者。

//OC : 
[[MJPerson alloc] init] 
//runtime : 
objc_msgSend(objc_msgSend("MJPerson" , "alloc"), "init")

runtime用途

1.在程序运行过程中，动态创建一个类（比如KVO的底层实现）

2.在程序运行过程中，动态地为某个类添加属性/方法。可以用于封装框架(想怎么改就怎么改) 这就是我们runtime机制的主要运用方向

3.遍历一个类中所有的成员变量（属性）/所有方法。（比如字典–>模型：利用runtime遍历模型对象的所有属性, 根据属性名从字典中取出对应的值, 设置到模型的属性上；还有归档和接档，利用runtime遍历模型对象的所有属性）

runtime相关头文件和函数

runtime常用接口方法

Objc与C语言在函数调用上的对比

C语言：
函数的调用在编译的时候就决定调用哪个函数，编译完成之后直接顺序执行，无任何二义性。
C语言在编译阶段调用未实现的函数就会报错

Objc：
函数的调用成为消息发送。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（事实证明，在编译阶段，Objc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）

三种层面上与 Runtime 系统进行交互：

1.通过 Objective-C 源代码

多数情况我们只需要编写 OC 代码即可，Runtime 系统自动在幕后搞定一切，还记得简介中如果我们调用方法，编译器会将 OC 代码转换成运行时代码，在运行时确定数据结构和函数

2.通过 Foundation 框架的 NSObject 类定义的方法

Cocoa 程序中绝大部分类都是 NSObject 类的子类，所以都继承了 NSObject 的行为。(NSProxy 类是个例外，它是个抽象超类)

一些情况下，NSObject 类仅仅定义了完成某件事情的模板，并没有提供所需要的代码。例如 -description 方法，该方法返回类内容的字符串，该方法主要用来调试程序。NSObject 类并不知道子类的内容，所以它只是返回类的名字和对象的地址，NSObject 的子类可以重新实现。

还有一些 NSObject 的方法可以从 Runtime 系统中获取信息，允许对象进行自我检查。例如：

-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；
-conformsToProtocol:检查对象是否实现了指定协议类的方法；
-methodForSelector: 返回指定方法实现的地址。

3.通过对 runtime 库函数的直接调用

Runtime 系统是具有公共接口的动态共享库。头文件存放于/usr/include/objc目录下，这意味着我们使用时只需要引入

获取类：

Class PersonClass = object_getClass([Person class]);

SEL是selector在 Objc 中的表示:

SEL oriSEL = @selector(test1);

获取类方法：

Method oriMethod = Method class_getClassMethod(Class cls , SEL name);

获取实例方法：

Method class_getInstanceMethod(Class cls , SEL name)

添加方法：

BOOL addSucc = class_addMethod(xiaomingClass, oriSEL, method_getImplementation(cusMethod), method_getTypeEncoding(cusMethod));

替换原方法实现：

class_replaceMethod(toolClass, cusSEL, method_getImplementation(oriMethod), method_getTypeEncoding(oriMethod));

交换两个方法：

method_exchangeImplementations(oriMethod, cusMethod);

获取一个类的属性列表（返回值是一个数组）：

objc_property_t *propertyList = class_copyPropertyList([self class], &count);

获取一个类的方法列表（返回值是一个数组）：

Method *methodList = class_copyMethodList([self class], &count);

获取一个类的成员变量列表（返回值是一个数组）：

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

获取成员变量的名字：

const char *ivar_getName(Ivar v)

获取成员变量的类型：

const char *ivar_getTypeEndcoding(Ivar v)

获取一个类的协议列表（返回值是一个数组）：

__unsafe_unretained Protocol **protocolList = class_copyProtocolList([self class], &count);

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）
void objc_setAssociatedObject(id object , const void *key ,id value ,objc_AssociationPolicy policy)

利用参数key 将对象object中存储的对应值取出来:

id objc_getAssociatedObject(id object , const void *key)

runtime相关数据结构

SEL

它是selector在 Objc 中的表示(Swift 中是 Selector 类)。selector 是方法选择器，其实作用就和名字一样，日常生活中，我们通过人名辨别谁是谁，注意 Objc 在相同的类中不会有命名相同的两个方法。selector 对方法名进行包装，以便找到对应的方法实现。它的数据结构是：

typedef struct objc_selector *SEL;

我们可以看出它是个映射到方法的 C 字符串，你可以通过 Objc 编译器器命令@selector() 或者 Runtime 系统的 sel_registerName函数来获取一个 SEL 类型的方法选择器。

id

id 是一个参数类型，它是指向某个类的实例的指针。定义如下：

typedef struct objc_object *id;

struct objc_object { 
    Class isa;
};

以上定义，看到 objc_object 结构体包含一个isa指针，根据 isa 指针就可以找到对象所属的类。

注意：
isa 指针在代码运行时并不总指向实例对象所属的类型，所以不能依靠它来确定类型，要想确定类型还是需要用对象的 -class 方法。

PS : KVO 的实现机理就是将被观察对象的 isa 指针指向一个中间类而不是真实类型。

Class

typedef struct objc_class *Class;

Class 其实是指向 objc_class 结构体的指针。objc_class 的数据结构如下：

struct objc_class {
    Class isa  OBJC_ISA_AVAILABILITY;
#if !__OBJC2__
    Class super_class                                        OBJC2_UNAVAILABLE;
    const char *name                                         OBJC2_UNAVAILABLE;
    long version                                             OBJC2_UNAVAILABLE;
    long info                                                OBJC2_UNAVAILABLE;
    long instance_size                                       OBJC2_UNAVAILABLE;
    struct objc_ivar_list *ivars                             OBJC2_UNAVAILABLE;
    struct objc_method_list **methodLists                    OBJC2_UNAVAILABLE;
    struct objc_cache *cache                                 OBJC2_UNAVAILABLE;
    struct objc_protocol_list *protocols                     OBJC2_UNAVAILABLE;
#endif
} OBJC2_UNAVAILABLE;

从 objc_class 可以看到，一个运行时类中关联了它的父类指针、类名、成员变量、方法、缓存以及附属的协议。

其中 objc_ivar_list 和 objc_method_list分别是成员变量列表和方法列表：

/ 成员变量列表
struct objc_ivar_list {
    int ivar_count                                           OBJC2_UNAVAILABLE;
#ifdef __LP64__
    int space                                                OBJC2_UNAVAILABLE;
#endif
    /* variable length structure */
    struct objc_ivar ivar_list[1]                            OBJC2_UNAVAILABLE;
}                                                            OBJC2_UNAVAILABLE;
// 方法列表
struct objc_method_list {
    struct objc_method_list *obsolete                        OBJC2_UNAVAILABLE;
    int method_count                                         OBJC2_UNAVAILABLE;
#ifdef __LP64__
    int space                                                OBJC2_UNAVAILABLE;
#endif
    /* variable length structure */
    struct objc_method method_list[1]                        OBJC2_UNAVAILABLE;
}

由此可见，我们可以动态修改 *methodList 的值来添加成员方法，这也是 Category 实现的原理，同样解释了 Category 不能添加属性的原因。

objc_ivar_list 结构体用来存储成员变量的列表，而 objc_ivar 则是存储了单个成员变量的信息；同理，objc_method_list 结构体存储着方法数组的列表，而单个方法的信息则由 objc_method结构体存储。

值得注意的时，objc_class 中也有一个 isa 指针，这说明 Objc 类本身也是一个对象。为了处理类和对象的关系，Runtime 库创建了一种叫做 Meta Class(元类) 的东西，类对象所属的类就叫做元类。Meta Class 表述了类对象本身所具备的元数据。

我们所熟悉的类方法，就源自于 Meta Class。我们可以理解为类方法就是类对象的实例方法。每个类仅有一个类对象，而每个类对象仅有一个与之相关的元类。

当你发出一个类似 NSObject alloc 的消息时，实际上，这个消息被发送给了一个类对象(Class Object)，这个类对象必须是一个元类的实例，而这个元类同时也是一个根元类(Root Meta Class)的实例。所有元类的 isa 指针最终都指向根元类。

所以当 [NSObject alloc] 这条消息发送给类对象的时候，运行时代码 objc_msgSend() 会去它元类中查找能够响应消息的方法实现，如果找到了，就会对这个类对象执行方法调用。

最后 objc_class 中还有一个 objc_cache ，缓存。

Method

Method 代表类中某个方法的类型

typedef struct objc_method *Method;

struct objc_method {
    SEL method_name                                          OBJC2_UNAVAILABLE;
    char *method_types                                       OBJC2_UNAVAILABLE;
    IMP method_imp                                           OBJC2_UNAVAILABLE;
}

objc_method 存储了方法名，方法类型和方法实现：

• 方法名类型为 SEL
• 方法类型 method_types 是个 char 指针，存储方法的参数类型和返回值类型
• method_imp 指向了方法的实现，本质是一个函数指针

Ivar

Ivar 是表示成员变量的类型。

typedef struct objc_ivar *Ivar;
struct objc_ivar {
    char *ivar_name                                          OBJC2_UNAVAILABLE;
    char *ivar_type                                          OBJC2_UNAVAILABLE;
    int ivar_offset                                          OBJC2_UNAVAILABLE;
#ifdef __LP64__
    int space                                                OBJC2_UNAVAILABLE;
#endif
}

其中 ivar_offset 是基地址偏移字节

IMP

IMP在objc.h中的定义是：

typedef id (*IMP)(id, SEL, ...);

它就是一个函数指针，这是由编译器生成的。当你发起一个 ObjC 消息之后，最终它会执行的那段代码，就是由这个函数指针指定的。而 IMP 这个函数指针就指向了这个方法的实现。

如果得到了执行某个实例某个方法的入口，我们就可以绕开消息传递阶段，直接执行方法，这在后面 Cache 中会提到。

你会发现 IMP指向的方法与 objc_msgSend 函数类型相同，参数都包含 id和SEL 类型。每个方法名都对应一个 SEL 类型的方法选择器，而每个实例对象中的 SEL 对应的方法实现肯定是唯一的，通过一组 id和 SEL 参数就能确定唯一的方法实现地址。

而一个确定的方法也只有唯一的一组 id 和 SEL 参数。

Cache

Cache 定义如下：

typedef struct objc_cache *Cache

struct objc_cache {
    unsigned int mask /* total = mask + 1 */                 OBJC2_UNAVAILABLE;
    unsigned int occupied                                    OBJC2_UNAVAILABLE;
    Method buckets[1]                                        OBJC2_UNAVAILABLE;
};

Cache 为方法调用的性能进行优化，每当实例对象接收到一个消息时，它不会直接在 isa 指针指向的类的方法列表中遍历查找能够响应的方法，因为每次都要查找效率太低了，而是优先在 Cache 中查找。

Runtime 系统会把被调用的方法存到 Cache 中，如果一个方法被调用，那么它有可能今后还会被调用，下次查找的时候就会效率更高。就像计算机组成原理中 CPU 绕过主存先访问 Cache 一样。

消息发送和消息转发

消息发送举例：下面这个OC代码

[person read:book];

会被编译成：

objc_msgSend(person, @selector(read:), book);

objc_msgSend的具体流程如下：

• 通过isa指针找到所属类
• 查找类的cache列表, 如果没有则下一步
• 查找类的”方法列表”
• 如果能找到与选择子名称相符的方法, 就跳至其实现代码
  找不到, 就沿着继承体系继续向上查找
• 如果能找到与选择子名称相符的方法, 就跳至其实现代码
  找不到, 执行”消息转发”.

消息转发

上面我们提到, 如果到最后都找不到, 就会来到消息转发，消息转发的流程如下：

• 动态方法解析 : 先问接收者所属的类, 你看能不能动态添加个方法来处理这个”未知的消息”? 如果能, 则消息转发结束.
• 备胎(后备接收者) : 请接收者看看有没有其他对象能处理这条消息? 如果有, 则把消息转给那个对象, 消息转发结束.
• 消息签名 : 这里会要求你返回一个消息签名, 如果返回nil, 则消息转发结束.
• 完整的消息转发 : 备胎都搞不定了, 那就只能把该消息相关的所有细节都封装到一个NSInvocation对象, 再问接收者一次, 快想办法把这个搞定了. 到了这个地步如果还无法处理, 消息转发机制也无能为力了。

1. 动态方法解析

对象在收到无法解读的消息后, 首先调用其所属类的这个类方法 :

+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)selector
// selector : 那个未知的选择子
// 返回YES则结束消息转发
// 返回NO则进入备胎

假如尚未实现的方法不是实例方法而是类方法, 则会调用另一个方法resolveClassMethod:

2. 备胎

动态方法解析失败, 则调用这个方法

- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)selector
// selector : 那个未知的消息
// 返回一个能响应该未知选择子的备胎对象

通过备胎这个方法, 可以用”组合”来模拟出”多重继承”.

3. 消息签名

备胎搞不定, 这个方法就准备要被包装成一个NSInvocation对象, 在这里要先返回一个方法签名

- (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector
// NSMethodSignature : 该selector对应的方法签名

4. 完整的消息转发

给接收者最后一次机会把这个方法处理了, 搞不定就直接程序崩溃!

- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)invocation
// invocation : 封装了与那条尚未处理的消息相关的所有细节的对象

在这里能做的比较现实的事就是 : 在触发消息前, 先以某种方式改变消息内容, 比如追加另外一个参数, 或是改变消息等等. 实现此方法时, 如果发现某调用操作不应该由本类处理, 可以调用超类的同名方法. 则继承体系中的每个类都有机会处理该请求, 直到NSObject. 如果NSObject搞不定, 则还会调用doesNotRecognizeSelector:来抛出异常, 此时你就会在控制台看到那熟悉的unrecognized selector sent to instance..

消息转发.jpg

上面这4个方法均是模板方法，开发者可以override，由runtime来调用。最常见的实现消息转发，就是重写方法3和4，忽略这个消息或者代理给其他对象.

runtime在实际开发中的应用

想使用runtime，首先在写运行时代码之前，要先加上头文件：

#import  // 模拟器
或者
#import  // 真机
#import  // 真机

动态添加一个类

（“KVO”的实现是利用了runtime能够动态添加类）

原来当你对一个对象进行观察时, 系统会自动新建一个类继承自原类, 然后重写被观察属性的setter方法. 然后重写的setter方法会负责在调用原setter方法前后通知观察者. 然后把原对象的isa指针指向这个新类, 我们知道, 对象是通过isa指针去查找自己是属于哪个类, 并去所在类的方法列表中查找方法的, 所以这个时候这个对象就自然地变成了新类的实例对象.

就像KVO一样, 系统是在程序运行的时候根据你要监听的类, 动态添加一个新类继承自该类, 然后重写原类的setter方法并在里面通知observer的.

那么, 如何动态添加一个类呢? 直接上代码：

// 创建一个类(size_t extraBytes该参数通常指定为0, 该参数是分配给类和元类对象尾部的索引ivars的字节数。)
Class clazz = objc_allocateClassPair([NSObject class], "GoodPerson", 0);

// 添加ivar
// @encode(aType) : 返回该类型的C字符串
class_addIvar(clazz, "_name", sizeof(NSString *), log2(sizeof(NSString *)), @encode(NSString *));

class_addIvar(clazz, "_age", sizeof(NSUInteger), log2(sizeof(NSUInteger)), @encode(NSUInteger));

// 注册该类
objc_registerClassPair(clazz);

// 创建实例对象
id object = [[clazz alloc] init];

// 设置ivar
[object setValue:@"Tracy" forKey:@"name"];

Ivar ageIvar = class_getInstanceVariable(clazz, "_age");
object_setIvar(object, ageIvar, @18);

// 打印对象的类和内存地址
NSLog(@"%@", object);

// 打印对象的属性值
NSLog(@"name = %@, age = %@", [object valueForKey:@"name"], object_getIvar(object, ageIvar));

// 当类或者它的子类的实例还存在，则不能调用objc_disposeClassPair方法
object = nil;

// 销毁类
objc_disposeClassPair(clazz);

运行结果为：

2016-09-04 17:04:08.328 Runtime-实践篇[13699:1043458] 
2016-09-04 17:04:08.329 Runtime-实践篇[13699:1043458] name = Tracy, age = 18

这样, 我们就在程序运行时动态添加了一个继承自NSObject的GoodPerson类, 并为该类添加了name和age成员变量.

通过runtime获取一个类的所有属性，我们可以做些什么？

1. 打印一个类的所有ivar, property 和 method（简单直接的使用）

Person *p = [[Person alloc] init];
[p setValue:@"Kobe" forKey:@"name"];
[p setValue:@18 forKey:@"age"];
//    p.address = @"广州大学城";
p.weight = 110.0f;

// 1.打印所有ivars
unsigned int ivarCount = 0;
// 用一个字典装ivarName和value
NSMutableDictionary *ivarDict = [NSMutableDictionary dictionary];
Ivar *ivarList = class_copyIvarList([p class], &ivarCount);
for(int i = 0; i < ivarCount; i++){
    NSString *ivarName = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getName(ivarList[i])];
    id value = [p valueForKey:ivarName];

    if (value) {
        ivarDict[ivarName] = value;
    } else {
        ivarDict[ivarName] = @"值为nil";
    }
}
// 打印ivar
for (NSString *ivarName in ivarDict.allKeys) {
    NSLog(@"ivarName:%@, ivarValue:%@",ivarName, ivarDict[ivarName]);
}

// 2.打印所有properties
unsigned int propertyCount = 0;
// 用一个字典装propertyName和value
NSMutableDictionary *propertyDict = [NSMutableDictionary dictionary];
objc_property_t *propertyList = class_copyPropertyList([p class], &propertyCount);
for(int j = 0; j < propertyCount; j++){
    NSString *propertyName = [NSString stringWithUTF8String:property_getName(propertyList[j])];
    id value = [p valueForKey:propertyName];

    if (value) {
        propertyDict[propertyName] = value;
    } else {
        propertyDict[propertyName] = @"值为nil";
    }
}
// 打印property
for (NSString *propertyName in propertyDict.allKeys) {
    NSLog(@"propertyName:%@, propertyValue:%@",propertyName, propertyDict[propertyName]);
}

// 3.打印所有methods
unsigned int methodCount = 0;
// 用一个字典装methodName和arguments
NSMutableDictionary *methodDict = [NSMutableDictionary dictionary];
Method *methodList = class_copyMethodList([p class], &methodCount);
for(int k = 0; k < methodCount; k++){
    SEL methodSel = method_getName(methodList[k]);
    NSString *methodName = [NSString stringWithUTF8String:sel_getName(methodSel)];

    unsigned int argumentNums = method_getNumberOfArguments(methodList[k]);

    methodDict[methodName] = @(argumentNums - 2); // -2的原因是每个方法内部都有self 和 selector 两个参数
}
// 打印method
for (NSString *methodName in methodDict.allKeys) {
    NSLog(@"methodName:%@, argumentsCount:%@", methodName, methodDict[methodName]);
}

打印结果为 :

2016-09-04 17:06:49.070 Runtime-实践篇[13723:1044813] ivarName:_name, ivarValue:Kobe
2016-09-04 17:06:49.071 Runtime-实践篇[13723:1044813] ivarName:_age, ivarValue:18
2016-09-04 17:06:49.071 Runtime-实践篇[13723:1044813] ivarName:_weight, ivarValue:110
2016-09-04 17:06:49.072 Runtime-实践篇[13723:1044813] ivarName:_address, ivarValue:值为nil
2016-09-04 17:06:49.072 Runtime-实践篇[13723:1044813] propertyName:address, propertyValue:值为nil
2016-09-04 17:06:49.072 Runtime-实践篇[13723:1044813] propertyName:weight, propertyValue:110
2016-09-04 17:06:49.073 Runtime-实践篇[13723:1044813] methodName:setWeight:, argumentsCount:1
2016-09-04 17:06:49.073 Runtime-实践篇[13723:1044813] methodName:weight, argumentsCount:0
2016-09-04 17:06:49.074 Runtime-实践篇[13723:1044813] methodName:setAddress:, argumentsCount:1
2016-09-04 17:06:49.074 Runtime-实践篇[13723:1044813] methodName:address, argumentsCount:0
2016-09-04 17:06:49.074 Runtime-实践篇[13723:1044813] methodName:.cxx_destruct, argumentsCount

2 动态变量控制

在程序中，XiaoMing的age是10，后来被runtime变成了20，来看看runtime是怎么做到的：

-(void)changeAge{
     unsigned int count = 0;
     //动态获取XiaoMing类中的所有属性[当然包括私有] 
     Ivar *ivar = class_copyIvarList([self.xiaoMing class], &count);
     //遍历属性找到对应age字段 
     for (int i = 0; i

3 在NSObject的分类中增加方法来避免使用KVC赋值的时候出现崩溃

在有些时候我们需要通过KVC去修改某个类的私有变量，但是又不知道该属性是否存在，如果类中不存在该属性，那么通过KVC赋值就会crash，这时也可以通过运行时进行判断。同样我们在NSObject的分类中增加如下方法。

/**
 *  判断类中是否有该属性
 *
 *  @param property 属性名称
 *
 *  @return 判断结果
 */
-(BOOL)hasProperty:(NSString *)property {
    BOOL flag = NO;
    u_int count = 0;
    Ivar *ivars = class_copyIvarList([self class], &count);
    for (int i = 0; i < count; i++) {
        const char *propertyName = ivar_getName(ivars[i]);
        NSString *propertyString = [NSString stringWithUTF8String:propertyName];
        if ([propertyString isEqualToString:property]){
            flag = YES;
        }
    }
}

4 自动的归档和解档

5 字典转模型

利用runtime的动态交换方法实现，我们可以做什么？

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([Person class], @selector(run));
Method m2 = class_getClassMethod([Person class], @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];

2 拦截系统方法(Swizzle 黑魔法）,也可以说成对系统的方法进行替换

由于某种原因，我们要改变这个方法的实现，但是又不能去动它的源代码(系统的方法或者一些开源库出现问题的时候)，这个时候runtime就派上用场了。

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 {
    double version = [[UIDevice currentDevice].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 [UIImage xh_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([UIImage class], @selector(imageNamed:));
    Method m2 = class_getClassMethod([UIImage class], @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！

交换原理：

交换之前：

交换前.jpg

交换之后：

交换之后.jpg

动态添加方法

开发使用场景：如果一个类方法非常多，加载类到内存的时候也比较耗费资源，需要给每个方法生成映射表，可以使用动态给某个类，添加方法解决。

经典面试题：有没有使用performSelector，其实主要想问你有没有动态添加过方法。

简单使用：

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    // Do any additional setup after loading the view, typically from a nib.

    Person *p = [[Person alloc] init];

    // 默认person，没有实现eat方法，可以通过performSelector调用，但是会报错。
    // 动态添加方法就不会报错
    [p performSelector:@selector(eat)];

}


@end


@implementation Person
// void(*)()
// 默认方法都有两个隐式参数，
void eat(id self,SEL sel)
{
    NSLog(@"%@ %@",self,NSStringFromSelector(sel));
}

// 当一个对象调用未实现的方法，会调用这个方法处理,并且会把对应的方法列表传过来.
// 刚好可以用来判断，未实现的方法是不是我们想要动态添加的方法
+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel
{

    if (sel == @selector(eat)) {
        // 动态添加eat方法

        // 第一个参数：给哪个类添加方法
        // 第二个参数：添加方法的方法编号
        // 第三个参数：添加方法的函数实现（函数地址）
        // 第四个参数：函数的类型，(返回值+参数类型) v:void @:对象->self :表示SEL->_cmd
        class_addMethod(self, @selector(eat), eat, "v@:");

    }

    return [super resolveInstanceMethod:sel];
}
@end

利用运行时set和get这两个API，可以让类别可以添加属性

步骤：
1、创建一个类别，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

char nameKey;

- (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 {
    return objc_getAssociatedObject(self, &nameKey);
}

自动归档和解档

如果你实现过自定义模型数据持久化的过程，那么你也肯定明白，如果一个模型有许多个属性，那么我们需要对每个属性都实现一遍encodeObject 和decodeObjectForKey方法，如果这样的模型又有很多个，这还真的是一个十分麻烦的事情。下面来看看简单的实现方式。

假设现在有一个Movie类，有3个属性，它的h文件这这样的

#import 

//1. 如果想要当前类可以实现归档与反归档，需要遵守一个协议NSCoding
@interface Movie : NSObject

@property (nonatomic, copy) NSString *movieId;
@property (nonatomic, copy) NSString *movieName;
@property (nonatomic, copy) NSString *pic_url;

@end

如果是正常写法， m文件应该是这样的：

#import "Movie.h"
@implementation Movie

- (void)encodeWithCoder:(NSCoder *)aCoder
{
    [aCoder encodeObject:_movieId forKey:@"id"];
    [aCoder encodeObject:_movieName forKey:@"name"];
    [aCoder encodeObject:_pic_url forKey:@"url"];

}

- (id)initWithCoder:(NSCoder *)aDecoder
{
    if (self = [super init]) {
        self.movieId = [aDecoder decodeObjectForKey:@"id"];
        self.movieName = [aDecoder decodeObjectForKey:@"name"];
        self.pic_url = [aDecoder decodeObjectForKey:@"url"];
    }
    return self;
}
@end

如果这里有100个属性，那么我们也只能把100个属性都给写一遍。

不过你会使用runtime后，这里就有更简便的方法。

下面看看runtime的实现方式：

#import "Movie.h"
#import 
@implementation Movie

- (void)encodeWithCoder:(NSCoder *)encoder

{
    unsigned int count = 0;
    Ivar *ivars = class_copyIvarList([Movie class], &count);

    for (int i = 0; i

这样的方式实现，不管有多少个属性，写这几行代码就搞定了。怎么，还嫌麻烦，下面看看更加简便的方法：两句代码搞定。

我们把encodeWithCoder 和 initWithCoder这两个方法抽成宏

#import "Movie.h"
#import 

#define encodeRuntime(A) \
\
unsigned int count = 0;\
Ivar *ivars = class_copyIvarList([A class], &count);\
for (int i = 0; i

我们可以把这两个宏单独放到一个文件里面，这里以后需要进行数据持久化的模型都可以直接使用这两个宏。

使用runtime实现字典转模型

• 模型属性，通常需要跟字典中的key一一对应
• 问题：一个一个的生成模型属性，很慢？
• 需求：能不能自动根据一个字典，生成对应的属性。
• 解决：提供一个分类，专门根据字典生成对应的属性字符串。

/ 自动打印属性字符串
+ (void)resolveDict:(NSDictionary *)dict{

    // 拼接属性字符串代码
    NSMutableString *strM = [NSMutableString string];

    // 1.遍历字典，把字典中的所有key取出来，生成对应的属性代码
    [dict enumerateKeysAndObjectsUsingBlock:^(id  _Nonnull key, id  _Nonnull obj, BOOL * _Nonnull stop) {

        // 类型经常变，抽出来
         NSString *type;

        if ([obj isKindOfClass:NSClassFromString(@"__NSCFString")]) {
            type = @"NSString";
        }else if ([obj isKindOfClass:NSClassFromString(@"__NSCFArray")]){
            type = @"NSArray";
        }else if ([obj isKindOfClass:NSClassFromString(@"__NSCFNumber")]){
            type = @"int";
        }else if ([obj isKindOfClass:NSClassFromString(@"__NSCFDictionary")]){
            type = @"NSDictionary";
        }


        // 属性字符串
        NSString *str;
        if ([type containsString:@"NS"]) {
            str = [NSString stringWithFormat:@"@property (nonatomic, strong) %@ *%@;",type,key];
        }else{
            str = [NSString stringWithFormat:@"@property (nonatomic, assign) %@ %@;",type,key];
        }

        // 每生成属性字符串，就自动换行。
        [strM appendFormat:@"\n%@\n",str];

    }];

    // 把拼接好的字符串打印出来，就好了。
    NSLog(@"%@",strM);

}


@end

字典转模型的第二步(方式1)：KVC的方式来字典转模型（之前使用的方式）

+ (instancetype)statusWithDict:(NSDictionary *)dict
{
    Status *status = [[self alloc] init];

    [status setValuesForKeysWithDictionary:dict];

    return status;

}

@end

1 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。

2 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。

3 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。

字典转模型的第二步(方式1)：利用Runtime来字典转模型

1 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。

2 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转。

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    // Do any additional setup after loading the view, typically from a nib.

    // 解析Plist文件
    NSString *filePath = [[NSBundle mainBundle] pathForResource:@"status.plist" ofType:nil];

    NSDictionary *statusDict = [NSDictionary dictionaryWithContentsOfFile:filePath];

    // 获取字典数组
    NSArray *dictArr = statusDict[@"statuses"];

    // 自动生成模型的属性字符串
//    [NSObject resolveDict:dictArr[0][@"user"]];


    _statuses = [NSMutableArray array];

    // 遍历字典数组
    for (NSDictionary *dict in dictArr) {

        Status *status = [Status modelWithDict:dict];

        [_statuses addObject:status];

    }

    // 测试数据
    NSLog(@"%@ %@",_statuses,[_statuses[0] user]);


}

@end

@implementation NSObject (Model)

+ (instancetype)modelWithDict:(NSDictionary *)dict
{
    // 思路：遍历模型中所有属性-》使用运行时

    // 0.创建对应的对象
    id objc = [[self alloc] init];

    // 1.利用runtime给对象中的成员属性赋值

    // class_copyIvarList:获取类中的所有成员属性
    // Ivar：成员属性的意思
    // 第一个参数：表示获取哪个类中的成员属性
    // 第二个参数：表示这个类有多少成员属性，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。
    /* 类似下面这种写法

     Ivar ivar;
     Ivar ivar1;
     Ivar ivar2;
     // 定义一个ivar的数组a
     Ivar a[] = {ivar,ivar1,ivar2};

     // 用一个Ivar *指针指向数组第一个元素
     Ivar *ivarList = a;

     // 根据指针访问数组第一个元素
     ivarList[0];

     */
    unsigned int count;

    // 获取类中的所有成员属性
    Ivar *ivarList = class_copyIvarList(self, &count);

    for (int i = 0; i < count; i++) {
        // 根据角标，从数组取出对应的成员属性
        Ivar ivar = ivarList[i];

        // 获取成员属性名
        NSString *name = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getName(ivar)];

        // 处理成员属性名->字典中的key
        // 从第一个角标开始截取
        NSString *key = [name substringFromIndex:1];

        // 根据成员属性名去字典中查找对应的value
        id value = dict[key];

        // 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
        if ([value isKindOfClass:[NSDictionary class]]) {
            // 字典转模型
            // 获取模型的类对象，调用modelWithDict
            // 模型的类名已知，就是成员属性的类型

            // 获取成员属性类型
           NSString *type = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getTypeEncoding(ivar)];
          // 生成的是这种@"@\"User\"" 类型 -》 @"User"  在OC字符串中 \" -> "，\是转义的意思，不占用字符
            // 裁剪类型字符串
            NSRange range = [type rangeOfString:@"\""];

           type = [type substringFromIndex:range.location + range.length];

            range = [type rangeOfString:@"\""];

            // 裁剪到哪个角标，不包括当前角标
          type = [type substringToIndex:range.location];


            // 根据字符串类名生成类对象
            Class modelClass = NSClassFromString(type);


            if (modelClass) { // 有对应的模型才需要转

                // 把字典转模型
                value  =  [modelClass modelWithDict:value];
            }


        }

        // 三级转换：NSArray中也是字典，把数组中的字典转换成模型.
        // 判断值是否是数组
        if ([value isKindOfClass:[NSArray class]]) {
            // 判断对应类有没有实现字典数组转模型数组的协议
            if ([self respondsToSelector:@selector(arrayContainModelClass)]) {

                // 转换成id类型，就能调用任何对象的方法
                id idSelf = self;

                // 获取数组中字典对应的模型
                NSString *type =  [idSelf arrayContainModelClass][key];

                // 生成模型
               Class classModel = NSClassFromString(type);
                NSMutableArray *arrM = [NSMutableArray array];
                // 遍历字典数组，生成模型数组
                for (NSDictionary *dict in value) {
                    // 字典转模型
                  id model =  [classModel modelWithDict:dict];
                    [arrM addObject:model];
                }

                // 把模型数组赋值给value
                value = arrM;

            }
        }


        if (value) { // 有值，才需要给模型的属性赋值
            // 利用KVC给模型中的属性赋值
            [objc setValue:value forKey:key];
        }

    }

    return objc;
}

@end

实现字典和模型的自动转换：首先要根据模型的实现模型。。。。。。。

(核心就是可以遍历出字典中的每个属性,json解析中大牛框架都用了这个特性,包括MJEXtension,YYModel，jsonModel都是将json转换为字典,再遍历字典中的每个属性来进行modle的转换)。

基本上主流的json 转model 都少不了,使用运行时动态获取属性的属性名的方法,来进行字典转模型替换,字典转模型效率最高的(耗时最短的)的是KVC,其他的字典转模型是在KVC 的key 和Value 做处理,动态的获取json 中的key 和value ,当然转换的过程中,第三方框架需要做一些判空啊,镶嵌的逻辑处理, 再进行KVC 转模型.

无论JsonModle,YYKIt,MJextension 都少不了[xx setValue:value forKey:key];这句代码的,不信可以去搜,这是字典转模型的核心方法。