iOS-Runtime

Runtime简介

RunTime简称运行时。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。
对于OC的函数，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。

OC消息机制

Runtime的很重要的一个机制就是消息机制，OC中的方法调用其实本质就是发送消息。

// 创建person对象
Person *p = [[Person alloc] init];
//例如一个Person类调用eat这个方法
[p eat];
//其本质就是个Person让对象发送消息
objc_msgSend(p, @selector(eat));

• Objective-C中，类、对象和方法
  要了解OC消息机制的调用流程，我们有必要先了解OC中类，对象和方法分别是什么。其实都是C的结构体。
  • Objective-C中的对象

     typedef struct objc_class * Class;
     struct objc_object {
             Class isa  OBJC_ISA_AVAILABILITY;
     };
    typedef struct objc_object * id;
    

    isa：实例对象中有一个Class类型的isa指针指向他的类。
  • Objective-C中的类

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

    isa：类中又有一个Class类型的isa指针指向他的元类(metaClass)，所以在OC中万物皆对象。
    super_class：指向该类的父类, 如果该类已经是最顶层的根类(如 NSObject 或 NSProxy),那么 super_class 就为 NULL。
    name：类的名字。
    version：类的版本信息,默认为0。
    info：供运行期使用的一些位标识。
    instance_size：类的实例变量大小。
    ivars：成员变量列表。
    methodLists：方法列表。
    objc_cache：指向最近使用的方法.用于方法调用的优化。
    protocols：协议的链表。
  • Objective-C中的方法列表和方法

    struct objc_method_list {  
           struct objc_method_list *obsolete;
           int method_count;
           struct objc_method method_list[1];
    };
    struct objc_method {  
         //函数名，也就是SEL
         SEL method_name;
         //表示函数原型的字符串 (见 Type Encoding)
         char *method_types;   
         //函数的实现IMP
         IMP method_imp;
    };
    

    每个类中都定义了方法列表，方法列表中又定义了方法。
• 消息机制传递流程
  对象方法:类对象的方法列表 类方法:元类中方法列表
  - 1.通过isa去对应的类中查找
  - 2.注册方法编号
  - 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

Runtime中的方法交换

Runtime方法交换的应用场景想去修改系统的方法实现。

//在load方法中去进行Runtime的方法交换
+ (void)load {
    //获取类方法
    Method imageNameMethod = class_getClassMethod(self, @selector(imageNamed:));
    Method SC_imageNameMethod = class_getClassMethod(self, @selector(SC_imageNamed:));
    //交换方法
    method_exchangeImplementations(imageNameMethod, SC_imageNameMethod);
    //这个方法可以获取对象方法
    //Method intanceMethod = class_getInstanceMethod(<#Class  _Nullable __unsafe_unretained cls#>, <#SEL  _Nonnull name#>)
}
//自己定义的创建图片方法
+ (UIImage *)SC_imageNamed:(NSString *)name
{
    UIImage *image = [UIImage SC_imageNamed:name];
    if (image) {
        NSLog(@"创建图片成功");
    } else {
        NSLog(@"创建图片失败");
    }
    return image;
}

在UIImage的分类里面调用上面的代码，就可以实现把系统的imageNamed:和自己的SC_imageNamed:方法进行交换。

Runtime动态添加方法

动态添加方法也可以叫做懒加载方法，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。

//这里有个注意点：OC默认方法都都有两个隐式参数，一个是self，一个是sel方法名
void eat(id self,SEL sel,NSString * food){
    
    NSLog(@"%@ %@ %@",self,NSStringFromSelector(sel),food);
}

// 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。
// 在这个方法中我们去动态添未实现的方法。
+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel
{
    if (sel == NSSelectorFromString(@"eat:")) {
        // 动态添加方法
        // 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）是IMP的指针
        // 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, sel, (IMP)eat, "v@:@");
        return YES;
    }
    return [super resolveInstanceMethod:sel];
}

在Person类用上面的代码，就会给Person动态的添加eat方法。

Runtime给分类添加属性

//给NSObject的分类添加一个name属性
@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;
@end

@implementation NSObject (Property)
- (void)setName:(NSString *)name
{
    // 让这个字符串与当前对象产生联系
    // 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
{
    //第一个参数：给哪个对象添加属性
    //第二个参数：属性名称
    return objc_getAssociatedObject(self, @"name");
}
@end

上述代码就给NSObject类动态的添加了一个name属性。

Runtime字典转模型

对于一些简单模型我们经常会用KVC来实现字典转模型

//把字典中对象遍历出来给属性赋值
[item setValuesForKeysWithDictionary:dict];
//重写没有找到对应属性会报错的方法
- (void)setValue: (id)value forUndefineKey:(NSString *)key {
}

但实际开发中我们会接触到更复杂的模型，KVC解决其来就不太方便了，这个时候我们就用runtime来解决，其实核心思想刚好与KVC相反就是把模型的每个属性遍历出来去字典里面找出再赋值。

+ (instancetype)modelWithDict:(NSDictionary *)dict
{
    id objc = [[self alloc] init];
    // 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
    // count:成员变量个数
    unsigned int count = 0;
    // 获取成员变量数组
    Ivar *ivarList = class_copyIvarList(self, &count);
    //遍历所有成员变量
    for (int i = 0; i < count; i++) {
        // 获取成员变量
        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)];
        // @\"User\" -> User
        ivarType = [ivarType stringByReplacingOccurrencesOfString:@"\"" withString:@""];
        ivarType = [ivarType stringByReplacingOccurrencesOfString:@"@" withString:@""];
        // 获取key
        NSString *key = [ivarName substringFromIndex:1];
        // 去字典中查找对应value
        id value = dict[key];
        // 二级转换:判断下value是否是字典,如果是,字典转换层对应的模型
        // 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
            // 获取类
            Class modelClass = NSClassFromString(ivarType);
            value = [modelClass modelWithDict:value];
        }
        // 给模型中属性赋值
        if (value) {
            [objc setValue:value forKey:key];
        }
    }
    return objc;
}