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,如果调用未实现的函数就会报错。
对于OC语言,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。在编译阶段,OC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。
消息机制是运行时里面最重要的机制,OC中任何方法的调用,本质都是发送消息。
使用运行时,发送消息需要导入框架
下来看一下实例方法调用底层实现
Person *p = [[Person alloc] init];
[p eat];
// 底层会转化成
//SEL:方法编号,根据方法编号就可以找到对应方法的实现。
[p performSelector:@selector(eat)];
//performSelector本质即为运行时,发送消息,谁做事情就调用谁
objc_msgSend(p, @selector(eat));
// 带参数
objc_msgSend(p, @selector(eat:),10);
类方法的调用底层
// 本质是会将类名转化成类对象,初始化方法其实是在创建类对象。
[Person eat];
// Person只是表示一个类名,并不是一个真实的对象。只要是方法必须要对象去调用。
// RunTime 调用类方法同样,类方法也是类对象去调用,所以需要获取类对象,然后使用类对象去调用方法。
Class personclass = [Persion class];
[[Persion class] performSelector:@selector(eat)];
// 类对象发送消息
objc_msgSend(personclass, @selector(eat));
@selector (SEL):是一个SEL方法选择器。SEL其主要作用是快速的通过方法名字查找到对应方法的函数指针,然后调用其函数。SEL其本身是一个Int类型的地址,地址中存放着方法的名字。
对于一个类中。每一个方法对应着一个SEL。所以一个类中不能存在2个名称相同的方法,即使参数类型不同,因为SEL是根据方法名字生成的,相同的方法名称只能对应一个SEL。
运行时发送消息的底层实现
每一个类都有一个方法列表 Method List,保存这类里面所有的方法,根据SEL传入的方法编号找到方法,相当于value - key的映射。然后找到方法的实现。去方法的实现里面去实现。如图所示。
运行时发送消息的底层实现
那么内部是如何动态查找对应的方法的?
首先我们知道所有的类中都继承自NSObject类,在NSObjcet中存在一个Class的isa指针。
typedef struct objc_class *Class;
@interface NSObject {
Class isa OBJC_ISA_AVAILABILITY;
}
我们来到objc_class中查看,其中包含着类的一些基本信息。
struct objc_class {
Class isa; // 指向metaclass
Class super_class ; // 指向其父类
const char *name ; // 类名
long version ; // 类的版本信息,初始化默认为0,可以通过runtime函数class_setVersion和class_getVersion进行修改、读取
long info; // 一些标识信息,如CLS_CLASS (0x1L) 表示该类为普通 class ,其中包含对象方法和成员变量;CLS_META (0x2L) 表示该类为 metaclass,其中包含类方法;
long instance_size ; // 该类的实例变量大小(包括从父类继承下来的实例变量);
struct objc_ivar_list *ivars; // 用于存储每个成员变量的地址
struct objc_method_list **methodLists ; // 与 info 的一些标志位有关,如CLS_CLASS (0x1L),则存储对象方法,如CLS_META (0x2L),则存储类方法;
struct objc_cache *cache; // 指向最近使用的方法的指针,用于提升效率;
struct objc_protocol_list *protocols; // 存储该类遵守的协议
}
下面我们就以p实例的eat方法来看看具体消息发送之后是怎么来动态查找对应的方法的。
当系统自带的方法功能不够,需要给系统自带的方法扩展一些功能,并且保持原有的功能时,可以使用RunTime交换方法实现。
这里要实现image添加图片的时候,自动判断image是否为空,如果为空则提醒图片不存在。
方法一:使用分类
+ (nullable UIImage *)xx_ccimageNamed:(NSString *)name
{
// 加载图片 如果图片不存在则提醒或发出异常
UIImage *image = [UIImage imageNamed:name];
if (image == nil) {
NSLog(@"图片不存在");
}
return image;
}
缺点:每次使用都需要导入头文件,并且如果项目比较大,之前使用的方法全部需要更改。
方法二 :RunTime交换方法
交换方法的本质其实是交换两个方法的实现,即调换xx_ccimageNamed和imageName方法,达到调用xx_ccimageNamed其实就是调用imageNamed方法的目的
那么首先需要明白方法在哪里交换,因为交换只需要进行一次,所以在分类的load方法中,当加载分类的时候交换方法即可。
+(void)load
{
// 获取要交换的两个方法
// 获取类方法 用Method 接受一下
// class :获取哪个类方法
// SEL :获取方法编号,根据SEL就能去对应的类找方法。
Method imageNameMethod = class_getClassMethod([UIImage class], @selector(imageNamed:));
// 获取第二个类方法
Method xx_ccimageNameMrthod = class_getClassMethod([UIImage class], @selector(xx_ccimageNamed:));
// 交换两个方法的实现 方法一 ,方法二。
method_exchangeImplementations(imageNameMethod, xx_ccimageNameMrthod);
// IMP其实就是 implementation的缩写:表示方法实现。
}
交换方法内部实现:
交换方法内部实现
注意:交换方法时候 xx_ccimageNamed方法中就不能再调用imageNamed方法了,因为调用imageNamed方法实质上相当于调用 xx_ccimageNamed方法,会循环引用造成死循环。
RunTime也提供了获取对象方法和方法实现的方法。
// 获取方法的实现
class_getMethodImplementation(<#__unsafe_unretained Class cls#>, <#SEL name#>)
// 获取对象方法
class_getInstanceMethod(<#__unsafe_unretained Class cls#>, <#SEL name#>)
此时,当调用imageNamed:方法的时候就会调用xx_ccimageNamed:方法,为image添加图片,并判断图片是否存在,如果不存在则提醒图片不存在。
如果一个类方法非常多,其中可能许多方法暂时用不到。而加载类方法到内存的时候需要给每个方法生成映射表,又比较耗费资源。此时可以使用RunTime动态添加方法
动态给某个类添加方法,相当于懒加载机制,类中许多方法暂时用不到,那么就先不加载,等用到的时候再去加载方法。
动态添加方法的方法:
首先我们先不实现对象方法,当调用performSelector: 方法的时候,再去动态加载方法。
这里同上创建Person类,使用performSelector: 调用Person类对象的eat方法。
Person *p = [[Person alloc]init];
// 当调用 P中没有实现的方法时,动态加载方法
[p performSelector:@selector(eat)];
此时编译的时候是不会报错的,程序运行时才会报错,因为Person类中并没有实现eat方法,当去类中的Method List中发现找不到eat方法,会报错找不到eat方法。
报错信息:未被选择器发送到实例
而当找不到对应的方法时就会来到拦截调用,在找不到调用的方法程序崩溃之前调用的方法。
当调用了没有实现的对象方法的时,就会调用 +(BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel 方法。
当调用了没有实现的类方法的时候,就会调用 +(BOOL)resolveClassMethod:(SEL)sel 方法。
首先我们来到API中看一下苹果的说明,搜索 Dynamic Method Resolution 来到动态方法解析。
Dynamic Method Resolution
Dynamic Method Resolution的API中已经讲解的很清晰,我们可以实现方法 resolveInstanceMethod: 或者 resolveClassMethod: 方法,动态的给实例方法或者类方法添加方法和方法实现。
所以通过这两个方法就可以知道哪些方法没有实现,从而动态添加方法。参数sel即表示没有实现的方法。
一个objective - C方法最终都是一个C函数,默认任何一个方法都有两个参数。
self : 方法调用者 _cmd : 调用方法编号。我们可以使用函数class_addMethod为类添加一个方法以及实现。
这里仿照API给的例子,动态的为P实例添加eat对象
+(BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel
{
// 动态添加eat方法
// 首先判断sel是不是eat方法 也可以转化成字符串进行比较。
if (sel == @selector(eat)) {
/**
第一个参数: cls:给哪个类添加方法
第二个参数: SEL name:添加方法的编号
第三个参数: IMP imp: 方法的实现,函数入口,函数名可与方法名不同(建议与方法名相同)
第四个参数: types :方法类型,需要用特定符号,参考API
*/
class_addMethod(self, sel, (IMP)eat , "v@:");
// 处理完返回YES
return YES;
}
return [super resolveInstanceMethod:sel];
}
重点来看一下class_addMethod方法
class_addMethod(__unsafe_unretained Class cls, SEL name, IMP imp, const char *types)
class_addMethod中的四个参数。第一,二个参数比较好理解,重点是第三,四个参数。
void eat(id self ,SEL _cmd)
{
// 实现内容
NSLog(@"%@的%@方法动态实现了",self,NSStringFromSelector(_cmd));
}
types : 表示方法类型,需要用特定符号。系统提供的例子中使用的是 "v@:" ,我们来到API中看看 "v@:" 指定的方法是什么类型的。
Objective-C type encodings
从图中可以看出
v -> void 表示无返回值
@ -> object 表示id参数
: -> method selector 表示SEL
至此已经完成了P实例eat方法的动态添加。当P调用eat方法时输出
p调用eat方法时输出
动态添加有参数的方法
如果是有参数的方法,需要对方法的实现和class_addMethod方法内方法类型参数做一些修改。
方法实现:因为在C语言函数中,所以对象参数类型只能用id代替。
方法类型参数:因为添加了一个id参数,所以方法类型应该为 "v@:@"
来看一下代码
+(BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel
{
if (sel == @selector(eat:)) {
class_addMethod(self, sel, (IMP)aaaa , "v@:@");
return YES;
}
return [super resolveInstanceMethod:sel];
}
void aaaa(id self ,SEL _cmd,id Num)
{
// 实现内容
NSLog(@"%@的%@方法动态实现了,参数为%@",self,NSStringFromSelector(_cmd),Num);
}
调用 eat: 函数
Person *p = [[Person alloc]init];
[p performSelector:@selector(eat:)withObject:@"xx_cc"];
输出为
p调用eat:方法时输出
使用RunTime给系统的类添加属性,首先需要了解对象与属性的关系。
对象与属性的关系
对象一开始初始化的时候其属性name为nil,给属性赋值其实就是让name属性指向一块存储字符串的内存,使这个对象的属性跟这块内存产生一种关联,个人理解对象的属性就是一个指针,指向一块内存区域。
那么如果想动态的添加属性,其实就是动态的产生某种关联就好了。而想要给系统的类添加属性,只能通过分类。
这里给NSObject添加name属性,创建NSObject的分类
我们可以使用@property给分类添加属性
@property(nonatomic,strong)NSString *name;
虽然在分类中可以写@property
添加属性,但是不会自动生成私有属性,也不会生成set,get方法的实现,只会生成set,get的声明,需要我们自己去实现。
方法一:我们可以通过使用静态全局变量给分类添加属性
static NSString *_name;
-(void)setName:(NSString *)name
{
_name = name;
}
-(NSString *)name
{
return _name;
}
但是这样_name静态全局变量与类并没有关联,无论对象创建与销毁,只要程序在运行_name变量就存在,并不是真正意义上的属性。
方法二:使用RunTime动态添加属性
RunTime提供了动态添加属性和获得属性的方法。
-(void)setName:(NSString *)name
{
objc_setAssociatedObject(self, @"name",name, OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC);
}
-(NSString *)name
{
return objc_getAssociatedObject(self, @"name");
}
objc_setAssociatedObject(id object, const void *key, id value, objc_AssociationPolicy policy);
参数一: id object : 给哪个对象添加属性,这里要给自己添加属性,用self。typedef OBJC_ENUM(uintptr_t, objc_AssociationPolicy) {
OBJC_ASSOCIATION_ASSIGN = 0, // 指定一个弱引用相关联的对象
OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC = 1, // 指定相关对象的强引用,非原子性
OBJC_ASSOCIATION_COPY_NONATOMIC = 3, // 指定相关的对象被复制,非原子性
OBJC_ASSOCIATION_RETAIN = 01401, // 指定相关对象的强引用,原子性
OBJC_ASSOCIATION_COPY = 01403 // 指定相关的对象被复制,原子性
};
objc_getAssociatedObject(id object, const void *key);
参数一: id object : 获取哪个对象里面的关联的属性。此时已经成功给NSObject添加name属性,并且NSObject对象可以通过点语法为属性赋值。
NSObject *objc = [[NSObject alloc]init];
objc.name = @"xx_cc";
NSLog(@"%@",objc.name);
为了方便以后重用,这里通过给NSObject添加分类,声明并实现使用RunTime字典转模型的类方法。
+ (instancetype)modelWithDict:(NSDictionary *)dict
首先来看一下KVC字典转模型和RunTime字典转模型的区别
KVC:KVC字典转模型实现原理是遍历字典中所有Key,然后去模型中查找相对应的属性名,要求属性名与Key必须一一对应,字典中所有key必须在模型中存在。
RunTime:RunTime字典转模型实现原理是遍历模型中的所有属性名,然后去字典查找相对应的Key,也就是以模型为准,模型中有哪些属性,就去字典中找那些属性。
RunTime字典转模型的优点:当服务器返回的数据过多,而我们只使用其中很少一部分时,没有用的属性就没有必要定义成属性浪费不必要的资源。只保存最有用的属性即可。
RunTime字典转模型过程
首先需要了解,属性定义在类里面,那么类里面就有一个属性列表,属性列表以数组的形式存在,根据属性列表就可以获得类里面的所有属性名,所以遍历属性列表,也就可以遍历模型中的所有属性名。
所以RunTime字典转模型过程就很清晰了。
id objc = [[self alloc] init];
unsigned int count = 0;
Ivar *ivarList = class_copyIvarList(self, &count);
参数一: __unsafe_unretained Class cls : 获取哪个类的成员属性列表。这里是self,因为谁调用分类中类方法,谁就是self。for (int i = 0 ; i < count; i++) {
// 获取成员属性
Ivar ivar = ivarList[i];
}
NSString *propertyName = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getName(ivar)];
通过 ivar_getTypeEncoding(ivar) 也可以获得成员属性类型。// 获取key
NSString *key = [propertyName substringFromIndex:1];
// 获取字典的value
id value = dict[key];
if (value) {
// KVC赋值:不能传空
[objc setValue:value forKey:key];
}
return objc;
至此已成功将字典转为模型。在开发过程中经常用到模型嵌套,也就是模型中还有一个模型,这里尝试用RunTime进行模型的二级转换,实现思路其实比较简单清晰。
// 成员属性类型
NSString *propertyType = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getTypeEncoding(ivar)];
id value = dict[key];
if ([value isKindOfClass:[NSDictionary class]] && ![propertyType containsString:@"NS"])
{
// 进行二级转换。
}
// @\"Mode\"去掉前面的@\"
NSRange range = [propertyType rangeOfString:@"\""];
propertyType = [propertyType substringFromIndex:range.location + range.length];
// Mode\"去掉后面的\"
range = [propertyType rangeOfString:@"\""];
propertyType = [propertyType substringToIndex:range.location];
Class modelClass = NSClassFromString(propertyType);
if (modelClass) {
value = [modelClass modelWithDict:value];
}
这里可能有些绕,重新理一下,我们通过判断value是字典并且需要进行二级转换,然后将value字典转化为模型返回,并重新赋值给value,最后给一级模型中相对应的key赋值模型value即可完成二级字典对模型的转换。最后附上二级转换的完整方法
+ (instancetype)modelWithDict:(NSDictionary *)dict{
// 1.创建对应类的对象
id objc = [[self alloc] init];
// count:成员属性总数
unsigned int count = 0;
// 获得成员属性列表和成员属性数量
Ivar *ivarList = class_copyIvarList(self, &count);
for (int i = 0 ; i < count; i++) {
// 获取成员属性
Ivar ivar = ivarList[i];
// 获取成员名
NSString *propertyName = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getName(ivar)];
// 获取key
NSString *key = [propertyName substringFromIndex:1];
// 获取字典的value key:属性名 value:字典的值
id value = dict[key];
// 获取成员属性类型
NSString *propertyType = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getTypeEncoding(ivar)];
// 二级转换
// value值是字典并且成员属性的类型不是字典,才需要转换成模型
if ([value isKindOfClass:[NSDictionary class]] && ![propertyType containsString:@"NS"]) {
// 进行二级转换
// 获取二级模型类型进行字符串截取,转换为类名
NSRange range = [propertyType rangeOfString:@"\""];
propertyType = [propertyType substringFromIndex:range.location + range.length];
range = [propertyType rangeOfString:@"\""];
propertyType = [propertyType substringToIndex:range.location];
// 获取需要转换类的类对象
Class modelClass = NSClassFromString(propertyType);
// 如果类名不为空则进行二级转换
if (modelClass) {
// 返回二级模型赋值给value
value = [modelClass modelWithDict:value];
}
}
if (value) {
// KVC赋值:不能传空
[objc setValue:value forKey:key];
}
}
// 返回模型
return objc;
}
以上只是对RunTime浅显的理解,可以看出RunTime非常强大。也许我们只是简单调用了一个方法,系统底层却帮我们做了很多很多事情。
文中如果有不对的地方欢迎指出。我是 xx_cc ,一只长大很久但还没有二够的家伙。
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