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一、基本概念
Runtime是一套比较底层的纯C语言API，包含了很多底层的C语言API。在我们平时编写的OC代码中，程序运行时，其实最终都是转成了Runtime的C语言代码。Runtime是开源的，你可以去这里下载Runtime的源码。
实例方法被调用的过程分析
实例方法被调用的时候，会通过其持有的isa指针找到对应的类，然后在其中的class_data_bits_t中查找对应的方法。
*执行NSArray array = [[NSArray alloc] init];的流程:
- 1、[NSArray alloc]先被执行，由于NSArray没有+alloc方法，所以去分类NSObject中查找
- 2、检查NSArray是否能响应alloc方法，发现响应后，检查NSArray类，开辟NSArray所需的内存空间，然后把isa指向NSArray。同时+alloc方法被添加到cache列表中。
- 3、接着执行-init方法，如果NSArray不响应，则继续去父类NSObject中查找。找到后同时加入到cache列表中。
- 4、以后再使用[[NSArray alloc] init]初始化数组，直接从cache中获取方法执行。
realizeClass方法的主要作用是对类进行第一次初始化(分配可读写数据空间、返回真正的类结构) 类在内存中的位置是编译期确定的，只要代码不改变，类在内存中的位置就会不变
- ObjC 类中的属性、方法还有遵循的协议等信息都保存在
class_rw_t中 - 当前类在编译期就已经确定的属性、方法以及遵循的协议都保存在
class_ro_t中 - 类的方法、属性以及协议在编译期间存放到了“错误”的位置，直到
realizeClass执行之后，才放到了class_rw_t指向的只读区域class_ro_t，这样我们即可以在运行时为class_rw_t添加方法，也不会影响类的只读结构。 - 在
class_ro_t中的属性在运行期间就不能改变了，再添加方法时，会修改class_rw_t中的 methods 列表，而不是 class_ro_t 中的 baseMethods
一、相关术语
1、id：表示Objective-C的任意对象类型
struct objc_object {
Class isa;
} *id;
复制代码2、isa：实例的一个属性，用来指向实例所属的类
typedef struct objc_class *Class;
struct objc_class {
Class isa OBJC_ISA_AVAILABILITY;
}
复制代码
- 实例方法调用时，通过对象的 isa 在类中获取方法的实现
- 类方法调用时，通过类的 isa 在元类中获取方法的实现
3、SEL：SEL又叫选择器，是表示一个方法的selector的指针
typedef struct objc_selector *SEL;
复制代码4、Method：方法（方法名+方法类型+方法实现）
typedef struct objc_method *Method;
struct objc_method {
SEL method_name OBJC2_UNAVAILABLE; // 方法名
char *method_types OBJC2_UNAVAILABLE; // 方法类型，主要存储着方法的参数类型和返回值类型
IMP method_imp OBJC2_UNAVAILABLE; // 方法的实现，函数指针
}
复制代码class_copyMethodList(Class cls, unsigned int *outCount)可以使用这个方法获取某个类的成员方法列表。
5、IMP：函数指针，指向方法的实现，由编译器生成，决定代码最终在何处执行。
typedef id (*IMP)(id, SEL, ...);
复制代码6、Ivar：实例变量
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
}
复制代码class_copyIvarList(Class cls, unsigned int *outCount) 可以使用这个方法获取某个类的成员变量列表。
// ivar 的修饰信息存放在了 Class 的 Ivar Layout 中
struct class_ro_t {
uint32_t flags;
uint32_t instanceStart;
uint32_t instanceSize;
#ifdef __LP64__
uint32_t reserved;
#endif
const uint8_t * ivarLayout; // <- 记录了哪些是 strong 的 ivar
const char * name;
const method_list_t * baseMethods;
const protocol_list_t * baseProtocols;
const ivar_list_t * ivars;
const uint8_t * weakIvarLayout; // <- 记录了哪些是 weak 的 ivar
const property_list_t *baseProperties;
};
复制代码7、objc_property_t：实例属性 = Ivar + setter + getter
typedef struct objc_property *objc_property_t;
复制代码class_copyPropertyList(Class cls, unsigned int *outCount) 可以使用这个方法获取某个类的属性列表。
8、objc_category
typedef struct objc_category *Category;
typedef struct objc_category {
const char *name; // 类的名字
classref_t cls; // 类
struct method_list_t *instanceMethods; // category中所有给类添加的实例方法的列表
struct method_list_t *classMethods; // category中所有添加的类方法的列表
struct protocol_list_t *protocols; // category实现的所有协议的列表
struct property_list_t *instanceProperties; // category中添加的所有属性
};
复制代码9、Cache：缓存提高查找效率
typedef struct objc_cache *Cache
struct objc_cache {
unsigned int mask OBJC2_UNAVAILABLE;
unsigned int occupied OBJC2_UNAVAILABLE;
Method buckets[1] OBJC2_UNAVAILABLE;
};
复制代码每调用一次方法后，不会直接在isa指向的类的方法列表（methodLists）中遍历查找能够响应消息的方法，因为这样效率太低。它会把该方法缓存到cache列表中，下次的时候，就直接优先从cache列表中寻找，如果cache没有，才从isa指向的类的方法列表（methodLists）中查找方法。提高效率。
10、metaClass(元类)：类对象所属的类，类对象的isa指针指向元类
11、根元类：所有的元类的基类，根元类的isa指针指向自己
二、所有实例、类以及元类（meta class）都继承自一个基类，关系如下图所示：
上图中：superclass指针代表继承关系，isa指针代表实例所属的类。 类也是一个对象，它是另外一个类的实例，这个就是“元类”，元类里面保存了类方法的列表，类里面保存了实例方法的列表。实例对象的isa指向类，类对象的isa指向元类，元类对象的isa指针指向一个“根元类”（root metaclass）。所有子类的元类都继承父类的元类，换而言之，类对象和元类对象有着同样的继承关系。 注意：- 1、
Class是一个指向objc_class结构体的指针，而id是一个指向objc_object结构体的指针，其中的isa是一个指向objc_class结构体的指针。其中的id就是我们所说的对象，Class就是我们所说的类。 - 2、
isa指针不总是指向实例对象所属的类，不能依靠它来确定类型，而是应该用isKindOfClass:方法来确定实例对象的类。因为KVO的实现机制就是将被观察对象的isa指针指向一个中间类而不是真实的类。
三、类对象在runtime中的数据结构
typedef struct objc_class *Class;
struct objc_class {
Class isa OBJC_ISA_AVAILABILITY;
#if !__OBJC2__
Class super_class OBJC2_UNAVAILABLE; // 父类
const char *name OBJC2_UNAVAILABLE; // 类名
long version OBJC2_UNAVAILABLE; // 类的版本信息，默认为0
long info OBJC2_UNAVAILABLE; // 类信息，供运行期使用的一些位标识
long instance_size OBJC2_UNAVAILABLE; // 该类的实例变量大小
struct objc_ivar_list *ivars OBJC2_UNAVAILABLE; // 该类的成员变量链表
struct objc_method_list **methodLists OBJC2_UNAVAILABLE; // 方法定义的链表
struct objc_cache *cache OBJC2_UNAVAILABLE; // 方法缓存, 用于缓存最近使用的方法。
struct objc_protocol_list *protocols OBJC2_UNAVAILABLE; // 协议链表
#endif
} OBJC2_UNAVAILABLE;
复制代码- 1、isa： 结构体的首个变量也是isa指针，这说明Class本身也是Objective-C中的对象。
- 2、super_class： 结构体里还有个变量是super_class，它定义了本类的超类。类对象所属类型（isa指针所指向的类型）是另外一个类，叫做“元类”。
- 3、name：类名称。
- 4、version：类的版本信息。
- 5、info：运行期使用的标志位，比如0x1（CLS_CLASS）表示该类为普通class，0x2（CLS_META）表示该类为 metaclass。
- 6、instance_size：实例大小，即内存所占空间。
- 7、ivars： 成员变量列表，类的成员变量都在ivars里面。
- 8、methodLists： 方法列表，根据标志位的不同可能指向不同，比如可能指向实例方法列表，或者指向类方法列表。类的实例方法都在methodLists里，类方法在元类的methodLists里面。methodLists是一个指针的指针，通过修改该指针指向指针的值，就可以动态的为某一个类添加成员方法。这也就是Category实现的原理，同时也说明了Category只可以为对象添加成员方法，不能添加成员变量。
- 9、cache： 方法缓存列表，objc_msgSend（下文详解）每调用一次方法后，就会把该方法缓存到cache列表中，下次调用的时候，会优先从cache列表中寻找，如果cache没有，才从methodLists中查找方法。提高效率。
- 10、protocols：类需要遵守的协议。
四、运行时创建类，只需要三步：
- 1、为类和类的元类分配内存空间
objc_allocateClassPair - 2、为类添加方法和成员属性
class_addMethod、class_addIvar、class_addProperty - 3、注册新创建的类
objc_registerClassPair
注意：运行时只能添加属性，不能添加成员变量，否则会打乱类的内存结构。
参考博客
Objective-C中的Runtime
深入解析 ObjC 中方法的结构
二、动态特性
[TOC]
@(runtime)[runTime, 温故而知新]
转自：iOS动态特性初研究（利用JSON动态创建类型和对象）
1.什么是动态特性？
程序可以访问，检测和修改它本身状态或行为的能力。用我自己的理解，这里的状态和行为，理解成变量，属性和方法，会更加形象一点。
2.与动态特性相关的概念,selector,IMP,Class
Class: 从语法形式上看，和UIButton，NSString一样，是一种类型。
Class被定义为一个指向objc_class的结构体指针。
它是指向对象的类结构体的指针，该类结构体含有一个指向其父类类结构的指针，访类方法的链表，该类方法的缓存以及其他必要信息。见下图
除了静态方法来创建对象，还可以使用string来创建，NSClassFromString。
SEL：定义成一个指向objc_selector指针
运行时，会在方法链表中根据SEL查找具体的实现方法IMP。为什么不用函数指针直接调用，而加了一层SEL？我的理解，首先Object-C的类不能直接应用函数指针，这样只能做一个@selector语法来取（本人在OC中写过状态机，用函数指针形式写action，但一直报错，只能用selector代替）；其次，SEL还可以配合动态方法来使用，例如NSSelectorFromString,performSelector,动态添加方法，并执行。
IMP：就是定义一个函数指针的形式
它包含一个接受消息的对象（self指针），调用方法SEL，以及若干参数，并返回一个id。
3. 举例子，如何将JSON直接映射成对象，如何将对象直接映射成DB（coreData原理）
3.1定义该类的属性，方法，生成对象。
用动态方法，获得该对象的属性/变量列表(class_copyPropertyList/class_copyIvarList)，遍历获得每个属性的名称(property_getName)，然后将JSON转换Dic，用key-value(setvalueForkey，valueForKey)方法，对对象进行赋值，取值操作。
此种方法，抽象出了公用的setter方法（用dictionary給对象赋值），但是缺点是，类型要事先定义。无法动态生成类型。这种例子，网上很多，而且不明白为什么例子中都把property name和attribute值打印出来，至于怎么用，半个字都没提？
（上面是最长见的使用方式，有人问我能否不事先定义类型，然后利用JSON来创建类型呢？这个还把我问住了）后来查阅OC runtime guide,发现有动态添加变量的方法（class_addIvar）,于是思路由此打开：
3.2、首先定义一个空的类
（没有属性，变量，方法），只有一个类名，然后运行时，給该类添加变量（当时没有查到可以动态添加属性的方法，后来发现有，但是要到iOS4.3以后才行），随后用給变量赋值。但是结果让人失望，无法动态添加变量。原因是class_addIvar只能在动态创建类型的时候，添加变量，也就是“class_addIvar"This function may only be called after objc_allocateClassPair and beforeobjc_registerClassPair.Adding an instance variable to an existing class is notsupported”，而事先定义类是静态创建的类，故无法在runtime时添加变量objective-c-add-property-in-runtime
于是，只能放弃事先定义类的方式，转而利用在动态创建类时(objc_allocateClassPair)，添加变量 。然后用給变量赋值和取值的方式(object_setInstanceVariable,object_getIvar,注意，无法用key-value的方式操作，这种方法只有静态定义属性后才行)，但这种方式，就只能用纯C的方式封装，赋值，取值都要传进obj参数，比较繁琐，没有面向对象那么方便。
结论：3.2中的结论，如果编译前定义类，那么无法用runtime添加变量，这种方法行不通；只有在runtime时，在objc_allocateClassPair和objc_registerClassPair之间用class_addIvar添加变量
3.3、后来查到有动态添加property的方法
(class_addProperty)，在4.3之后。于是想到一种动态创建类型，并且可以用OC语法的方式访问变量。
首先，动态创建类型，添加变量(这个很重要，因为当我们访问property时，实际上是要对变量操作，如果没有添加变量，那么就是null)，注册类型，然后往里动态添加属性，随后就可以象OC一样方便访问属性了 (因为静态类中属性会默认有一个和它同名的变量，对属性操作，实际上是对该变量操作)。
但实际上对该属性赋值后，取值却是null。因为只有在编译前定义的属性才会默认一个变量，property实际上只是提供了setter和getter的方法，至于你要把值存贮在哪里，需要自己设定，所以还需要在class_addProperty方法后，添加property的setter，getter，并在其中确定需要把值保存到哪里，从哪里取值。
3.4、使用动态创建类，对象，以及ORM的优点，缺点
这个例子有如下几个特点：1.可以动态生成类型 2.可以用OC的方式访问属性。纯粹的“动态”。
当然也有美中不足的地方，首先动态创建对象的类型都是id类型（因为是动态创建，事先没有定义具体类型），视觉上不直观。其次编译过程中，会报warning，因为property是动态添加的，不是编译之前确定的，所以编译器不知道setter，getter方法哪里来的。(当然可以用performSelector来调用就没有warning问题，但是调用方式太繁琐）
但是不影响使用。
结果
结论：3.3的方法比3.2，3.1的方法牛逼，直接动态创建类型和对象，但是牺牲的是code的可读性和可维护性，研究的意义大于实用意义。
注意：这里需要大家研究的是，如何通过JSON的值，确定动态添加的变量和property的类型，我的思路是，可以容易区分NSString和NSNumber，但是如果确定int,long,float, long long等类型？应该可以通过值的大小范围来确定，例如int -256~255
3.5、如何将对象映射进DB中，其实原理是一样的，可以运行时，获得类名，属性名，属性类型，值，然后用sqlite3的接口创建表，列，值，类型等等。其实Coredata也是运用了这个动态的原理来实现的。
三、 动态添加属性
@property 和 Ivar 的区别：@property = Ivar + setter + getter
第一种：通过runtime动态关联对象
相关函数
objc_setAssociatedObject、objc_getAssociatedObject、objc_removeAssociatedObjects，下面的代码通过给UIButton添加一个分类的方式关联两个属性clickInterval、clickTime，来实现按钮的防连点操作。
// .h文件
#import // .m文件
#import "UIButton+FixMultiClick.h"
#import info){
UIButton *obj = info.instance;
if(obj.clickInterval <= 0){
[info.originalInvocation invoke];
}
else{
if ([NSDate date].timeIntervalSince1970 - obj.clickTime < obj.clickInterval) {
return;
}
obj.clickTime = [NSDate date].timeIntervalSince1970;
[info.originalInvocation invoke];
}
} error:nil];
}
@end
复制代码 优点：
可以快速为一个已有的class添加一个动态属性或者block块
缺点：
不能遍历所有的关联对象列表，不能移除指定的关联对象，只能通过objc_removeAssociatedObjects一次移除所有的关联对象。
第二种：通过runtime动态创建类的时候添加Ivar
相关函数objc_alloctateClassPair、class_addIvar、objc_registerClassPaire
// 一：为Class分配内存空间
Class myClass = objc_allocateClassPair([NSObject class], "myClass", 0);
// 二：添加方法
class_addMethod(myClass, @selector(method), (IMP)myMethod, "v@:");
// 三：注册Class
objc_registerClassPair(myClass);
// 创建对象调用方法
id obj = [[myClass alloc] init];
[obj performSelector:@selector(method)];
复制代码优点：
动态添加Ivar我们能够通过遍历Ivar得到我们所添加的属性
缺点：
必须通过class_allocatePair动态创建一个class，才能调用class_addIvar创建Ivar，最后通过class_registClassPair注册class。不能为已存在的类添加Ivar，否则会涉及到OC中类的成员变量的偏移量问题，如果在类注册之后class_adddIvar的话会破坏原来类成员变量的正确偏移量，这样的话会导致你访问的成员变量并不是你想访问的成员变量(用KVC赋值和取值直接报错, 用getIvar的话取值为null)，如图：
第三种：通过runtime动态添加property
相关函数class_addProperty、class_addMethod、objc_getAssociatedObject、objc_getAssociatedObject
仅仅添加属性是没什么用的，因为还需要添加属性对应的实例变量。虽然runtime提供了class_addIvar方法来给类添加实例变量，但是注意，该方法只能在创建新的类的时候才能使用；对于已经存在的类，是不允许添加实例变量的。鉴于上述原因，所以可以采用动态添加关联对象来存储属性对应的实例变量。实现策略如下：
- 1、由于我们肯定会在interface 中提供生的property（由于没有合成实现与ivar，在此称为生的），所以这样对于在外部访问时和普通property相同。
- 2、由于缺乏的是实现以及可以存取的数据量，这里我们可以直接实现这些set与get。
- 3、set与get的实现可以通过 associatedObject 进行对对象的存取操作。
#import "RuntimeTest.h"
#import 优点：
能都在已有的类中添加property，并且能能够遍历到动态添加的属性。这种操作由于提供了生的property，所以在第三方的json转model库遍历property时可以直接遍历到，由于手动实现了set和get方法，所以在遍历后的KVC赋值时也能起到作用，保证了和普通成员变量操作的一致性。
缺点：
比较麻烦class_addProperty只是声明了get和set方法（缺少实现和Ivar），get和set方法需要自己实现，值也需要自己存储（可以使用关联对象或者存储到已存在的ivar上）。
第四种：通过setValue:forUndefinedKey:动态添加键值
这种方法类似于property，需要重写setValue:forUndefinedKey和valueForUndefinedKey:，存值方式也一样，需要借助一个其他对象。由于这种方式没有借助于runtime，所以也比较容易理解。
参考资料：
ios动态添加属性的几种方法
iOS-Runtime-实践篇
老生常谈category增加属性的几种操作
Objective-C runtime - 应用和示例
四、 KVC分析
Key-Value Coding（KVC）实现分析
[obj setValue:@"张三" forKey:@"name"];
// =======================================
// 就会被编译器处理成：
// =======================================
SEL sel = sel_get_uid ("setValue:forKey:");
IMP method = objc_msg_lookup (obj->isa, sel);
method(obj, sel, @"张三", @"name");
复制代码KVC运用了isa_swizzling(类型混合指针机制)技术，来实现其内部查找定位的。
- (void)setValue:(id)value forKey:(NSString *)key;
复制代码- ① 首先搜索 setter 方法，有就直接赋值。
- ② 如果上面的 setter 方法没有找到，再检查类方法+ (BOOL)accessInstanceVariablesDirectly
-
- 返回 NO，则执行setValue：forUNdefinedKey：
-
- 返回 YES，则按_key，_isKey，key，isKey的顺序搜索成员名。
- ③ 还没有找到的话，就调用setValue:forUndefinedKey。这些方法的默认实现都是抛出异常，我们可以根据需要重写它们。
- (id)valueForKey:(NSString *)key;
复制代码- ① 首先查找 getter 方法，找到直接调用。如果是 bool、int、float 等基本数据类型，会做 NSNumber 的转换。
- ② 如果没查到，再检查类方法+ (BOOL)accessInstanceVariablesDirectly
-
- 返回 NO，则执行valueForUNdefinedKey:
-
- 返回 YES，则按_key，_isKey，key，isKey的顺序搜索成员名。
- ③ 还没有找到的话，调用valueForUndefinedKey:
KVC 主要方法
设置值
// value的值为OC对象，如果是基本数据类型要包装成NSNumber
- (void)setValue:(id)value forKey:(NSString *)key;
// keyPath键路径，类型为xx.xx
- (void)setValue:(id)value forKeyPath:(NSString *)keyPath;
// 它的默认实现是抛出异常，可以重写这个函数做错误处理。
- (void)setValue:(id)value forUndefinedKey:(NSString *)key;
复制代码获取值
- (id)valueForKey:(NSString *)key;
- (id)valueForKeyPath:(NSString *)keyPath;
// 如果Key不存在，且没有KVC无法搜索到任何和Key有关的字段或者属性，则会调用这个方法，默认是抛出异常
- (id)valueForUndefinedKey:(NSString *)key;
复制代码NSKeyValueCoding 类别中还有其他的一些方法
// 允许直接访问实例变量，默认返回YES。如果某个类重写了这个方法，且返回NO，则KVC不可以访问该类。
+ (BOOL)accessInstanceVariablesDirectly;
// 这是集合操作的API，里面还有一系列这样的API，如果属性是一个NSMutableArray，那么可以用这个方法来返回
- (NSMutableArray *)mutableArrayValueForKey:(NSString *)key;
// 如果你在setValue方法时面给Value传nil，则会调用这个方法
- (void)setNilValueForKey:(NSString *)key;
// 输入一组key，返回该组key对应的Value，再转成字典返回，用于将Model转到字典。
- (NSDictionary *)dictionaryWithValuesForKeys:(NSArray *)keys;
// KVC提供属性值确认的API，它可以用来检查set的值是否正确、为不正确的值做一个替换值或者拒绝设置新值并返回错误原因。
- (BOOL)validateValue:(id)ioValue forKey:(NSString *)inKey error:(NSError)outError;
复制代码实用技巧
//JSON数据：
//{
// "username": "lxz",
// "age": 25,
// "id": 100
//}
@interface User : NSObject
@property (nonatomic, copy) NSString *name;
@property (nonatomic, assign) NSString age;
@property (nonatomic, assign) NSInteger userId;
@end
@implementation User
- (void)setValue:(id)value forUndefinedKey:(NSString *)key {
if ([key isEqualToString:@"id"]) {
self.userId = [value integerValue];
}
}
@end
复制代码赋值时会遇到一些问题，例如服务器会返回一个id字段，但是对于客户端来说id是系统保留字段，可以重写setValue:forUndefinedKey:方法并在内部处理id参数的赋值。
转换时需要服务器数据和类定义匹配，字段数量和字段名都应该匹配。如果User比服务器数据多，则服务器没传的字段为空。如果服务端传递的数据User中没有定义，则会导致崩溃。
在KVC进行属性赋值时，内部会对基础数据类型做处理，不需要手动做NSNumber的转换。需要注意的是，NSArray和NSDictionary等集合对象，value都不能是nil，否则会导致Crash。
异常处理
- (void)setNilValueForKey:(NSString *)key {
if ([key isEqualToString:@"name"]) {
[self setValue:@"" forKey:@”age”];
} else {
[super setNilValueForKey:key];
}
}
复制代码当通过KVC给某个非对象的属性赋值为nil时，此时KVC会调用属性所属对象的setNilValueForKey:方法，并抛出NSInvalidArgumentException的异常，并使应用程序Crash。
我们可以通过重写下面方法，在发生这种异常时进行处理。例如给name赋值为nil的时候，就可以重写setNilValueForKey:方法并表示name是空的。
应用场景：
1、访问修改私有变量（替换系统自带的导航栏,tabBar,替换UIPageControl的image等等）
KVC修改readonly的系统隐藏变量。将UIPageControl的圆形替换为长条形。
[pageControler setValue:[UIImage imageNamed:@"line"] forKeyPath:@"pageImage"];
[pageControler setValue:[UIImage imageNamed:@"current"] forKeyPath:@"currentPageImage"];
复制代码2、valueForKeyPath的使用更加广泛,功能也更加强大
1、对数组求和、平均值、最大值、最小值。
NSArray *array = @[@1, @3, @5, @7, @9,@11, @13];
NSInteger sumPath = [[array valueForKeyPath:@"@sum.floatValue"] integerValue];
NSInteger avgPath = [[array valueForKeyPath:@"@avg.floatValue"] integerValue];
NSInteger maxPath = [[array valueForKeyPath:@"@max.floatValue"] integerValue];
NSInteger minPath = [[array valueForKeyPath:@"@min.floatValue"] integerValue];
NSLog(@"sum = %ld, avg = %ld, max = %ld, min = %ld",(long)sumPath, (long)avgPath, (long)maxPath, (long)minPath);
// 上述例子经验证是可取的,但下面的写法不可取(将引起崩溃)
NSInteger sum = [[array valueForKey:@"@sum.floatValue"] integerValue];
NSInteger avg = [[array valueForKey:@"@avg.floatValue"] integerValue];
NSInteger max = [[array valueForKey:@"@max.floatValue"] integerValue];
NSInteger min = [[array valueForKey:@"@min.floatValue"] integerValue];
NSLog(@"sum = %ld, avg = %ld, max = %ld, min = %ld",(long)sum, (long)avg, (long)max, (long)min);
复制代码2、删除数组中重复的数据
NSArray *array = @[@1, @3, @5, @7, @9, @11, @13, @7, @9,@11];
NSLog(@"deleteKeyPath = %@",[array valueForKeyPath:@"@distinctUnionOfObjects.self"]);
// 下述写法不可取,会引起崩溃
NSLog(@"deleteKey = %@",[array valueForKey:@"@distinctUnionOfObjects.self"]);
复制代码3、深层次取出字典中的属性
NSDictionary *dic = @{@"dic1":@{@"dic2":@{@"name":@"zhangsanfeng",@"info":@{@"age":@"13"}}}};
NSLog(@"KeyPath = %@",[dic valueForKeyPath:@"dic1.dic2.info.age"]); // 可以深层次的取到子层级属性
NSLog(@"Key = %@",[dic valueForKey:@"dic1.dic2.info.age"]); // 无法深层次取到子层级属性
复制代码参考资料：
KVC/KVO原理详解及编程指南
ios动态添加属性的几种方法
KVC, KVO实现原理剖析
KVC 与 KVO 使用姿势和原理解析
KVC原理剖析
KVC 中的 valueForKeyPath 高级用法
iOS 关于KVC的一些总结
五、IMP
method_t的结构
struct method_t {
SEL name; // 方法名（一个类里面可能有多个name相同的method，比如分类中重写的方法）
const char *types; // 存储着方法的参数类型和返回值类型的描述字串
IMP imp; // 方法的函数指针（方法实现，相同的name可能对应不同的实现）
};
复制代码IMP与SEL的区别？
- IMP 它是一个指向方法实现的指针，每一个方法都一个对应的IMP指针
- SEL 是方法的名字，不同的方法可能名字（SEL）相同，实现（IMP）不同。比如 category中重写了类方法，则可能出现不同的method对应相同的名字（SEL），但是实现（IMP）不同
怎么获取IMP
1、根据method获取IMP（唯一）
// Method method = class_getInstanceMethod([self class], sel);
Method method = someMethod;
IMP imp = method_getImplementation(method);
复制代码2、根据SEL获取IMP（可能不是想要的mehtod的IMP）
// 第一种：methodForSelector(SEL) （内部是用 class_getMethodImplementation 实现）
SEL sel = @selector(myFunc);
IMP imp = [self methodForSelector:sel];
// 第二种：class_getMethodImplementation(Class, SEL)
SEL sel = @selector(myFunc);
IMP imp = class_getMethodImplementation(self, sel);
复制代码执行一个selector的几种方法
SEL sel = @selector(someFunc:);
复制代码1、使用objc_msgSend(接受者+选择器+参数)
#if !OBJC_OLD_DISPATCH_PROTOTYPES
OBJC_EXPORT void objc_msgSend(void /* id self, SEL op, ... */ )
#else
OBJC_EXPORT id _Nullable objc_msgSend(id _Nullable self, SEL _Nonnull op, ...)
#endif
复制代码2、使用performSelector(尽量不使用)
performSelector系列方法在内存管理上容易有缺失，它无法确定将要执行的选择子是什么，因而ARC编译器也无法插入适当的内存管理方法，这是一个大坑，使用GCD则不存在这个问题。
// 没有参数
- (id)performSelector:(SEL)aSelector;
// 传递一个参数
- (id)performSelector:(SEL)aSelector withObject:(id)object;
// 传递两个参数
- (id)performSelector:(SEL)aSelector withObject:(id)object1 withObject:(id)object2;
复制代码实现performSelector 传递多个参数
3、直接调用IMP（相当于C语言函数指针）
// 不同的返回值使用不同的宏，否则会报EXC_BAD_ACCESS错误
typedef id (*_IMP) (id, SEL, ...);
typedef int (*_INT_IMP) (id, SEL, ...);
typedef bool (*_BOOL_IMP) (id, SEL, ...);
typedef void (*_VOID_IMP) (id, SEL, ...);
Method mthod = class_getInstanceMethod([Obj class], sel);
_IMP imp = (_IMP)method_getImplementation(mthod);
imp(Obj, sel, 参数列表)
复制代码4、通过NSInvocation调用
NSMethodSignature * methodSignature = [[myObj class] instanceMethodSignatureForSelector:@selector(myFunc)];
NSInvocation * invocation = [NSInvocation invocationWithMethodSignature:methodSignature];
[invocation setTarget:myObj];
[invocation setSelector:@selector(myFunc)];
NSString *a=@"111";
int b=2;
[invocation setArgument:&a atIndex:2];
[invocation setArgument:&b atIndex:3];
[invocation retainArguments];
[invocation invoke];
复制代码objc_msgSend的方法实现的伪代码
id objc_msgSend(id self, SEL op, ...) {
if (!self) return nil;
// 关键代码（a）
IMP imp = class_getMethodImplementation(self->isa, SEL op);
imp(self, op, ...); // 调用这个函数，伪代码...
}
// 查找IMP
IMP class_getMethodImplementation(Class cls, SEL sel) {
if (!cls || !sel) return nil;
IMP imp = lookUpImpOrNil(cls, sel);
if (!imp) {
... // 执行动态绑定
}
IMP imp = lookUpImpOrNil(cls, sel);
if (!imp) return _objc_msgForward; // 这个是用于消息转发的
return imp;
}
// 遍历继承链，查找IMP
IMP lookUpImpOrNil(Class cls, SEL sel) {
if (!cls->initialize()) {
_class_initialize(cls);
}
Class curClass = cls;
IMP imp = nil;
do { // 先查缓存,缓存没有时重建,仍旧没有则向父类查询
if (!curClass) break;
if (!curClass->cache) fill_cache(cls, curClass);
imp = cache_getImp(curClass, sel);
if (imp) break;
} while (curClass = curClass->superclass); // 关键代码（b）
return imp;
}
复制代码IMP实战
一：如果分类中重写了类的方法，找到原有方法，并且执行获取结果
/**
如果分类中重写了类的方法，找到原有方法，并且执行获取结果
@param aString 需要比较的NSString
@return YES or NO
*/
-(BOOL)excuteoRiginalIsEqualToString:(NSString*)aString {
unsigned int count;
Method originalMethod = {0};
// 获取类的所有方法列表，根据SEL匹配，可能找到多个method，最后一个即原有method
Method *methods = class_copyMethodList([self class], &count);
for (int i = 0; i < count; i++) {
const char* funcName = sel_getName(method_getName(methods[i]));
if ( 0 == strcmp(funcName, "isEqualToString:") ) {
// category中的方法在方法列表中的下标小，最后一个为原来的方法
originalMethod = methods[i];
}
}
_BOOL_IMP imp = (_BOOL_IMP)method_getImplementation(originalMethod);
BOOL res = NO;
if (imp) {
res = imp(self, method_getName(originalMethod), aString);
}
free(methods);
return res;
}
复制代码二：当每个Controller执行完ViewDidLoad以后就在控制台把自己的名字打印出来，方便去做调试或者了解项目结构
#import "UIViewController+viewDidLoad.h"
#import 参考博客
GCD实践（二）少用performSelector系列方法
刨根究底iOS—调戏Category
六、KVO分析
一次简单的KVO操作
@interface Man : NSObject
@property (nonatomic, assign) NSInteger p_mustacheLength;
// 直接修改成员变量
- (void)set_P_mustacheLength:(NSInteger)p_mustacheLength;
// 手动触发
- (void)set_P_mustacheLength_manual:(NSInteger)p_mustacheLength;
@end
@implementation Man
// 直接修改成员变量
- (void)set_P_mustacheLength:(NSInteger)p_mustacheLength {
_p_mustacheLength = p_mustacheLength;
}
// 手动触发
- (void)set_P_mustacheLength_manual:(NSInteger)p_mustacheLength {
[self willChangeValueForKey:@"p_mustacheLength"];
_p_mustacheLength = p_mustacheLength;
[self didChangeValueForKey:@"p_mustacheLength"];
}
// 重写set方法
- (void)setP_mustacheLength:(NSInteger)p_mustacheLength {
_p_mustacheLength = p_mustacheLength;
}
// 是否自动对属性p_mustacheLength触发KVO
+(BOOL)automaticallyNotifiesObserversOfP_mustacheLength {
// 默认返回YES
return YES;
}
@end
@interface KVOVC : UIViewController
@end
// 同一个属性观察了多次，用来区分是哪一次观察操作
// const*：不能改变内容
// const：不能改变地址
char const* const context_p_man_p_mustacheLength_1 = "context_p_man_p_mustacheLength_1";
char const* const context_p_man_p_mustacheLength_2 = "context_p_man_p_mustacheLength_2";
@interface KVOVC ()
@property (nonatomic, strong) Man* p_man;
@end
@implementation KVOVC
- (void)observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath
ofObject:(id)object
change:(NSDictionary *)change
context:(void *)context {
NSLog(@"-----------------------------------------");
NSLog(@"keyPath = %@", keyPath);
NSLog(@"object = %@", object);
NSLog(@"change = %@", change);
NSLog(@"context = %s", context);
}
- (void)viewDidLoad {
[super viewDidLoad];
self.p_man = [[Man alloc] init];
[self.p_man addObserver:self
forKeyPath:NSStringFromSelector(@selector(p_mustacheLength))
options:NSKeyValueObservingOptionNew
context:(void*)context_p_man_p_mustacheLength_1];
[self.p_man addObserver:self
forKeyPath:NSStringFromSelector(@selector(p_mustacheLength))
options:NSKeyValueObservingOptionNew
context:(void*)context_p_man_p_mustacheLength_2];
// (触发)set方法可以触发(无论是否重写Man的p_mustacheLengthset方法。因为此时p_man的isa = NSKVONotifying_Man而不是Man 查看链接)
self.p_man.p_mustacheLength = 10;
// (触发)kvc可以触发（kvc首先查找调用的也是set方法 查看链接）
[self.p_man setValue:@20 forKey:NSStringFromSelector(@selector(p_mustacheLength))];
// (不能触发)直接修改成员变量不能触发（没有走set方法）
[self.p_man set_P_mustacheLength:30];
// (触发)手动触发
[self.p_man set_P_mustacheLength_manual:40];
}
- (void)dealloc {
NSLog(@"%@-%s-%d", NSStringFromClass([self class]), __func__, __LINE__);
[self.p_man removeObserver:self
forKeyPath:NSStringFromSelector(@selector(p_mustacheLength))
context:(void*)context_p_man_p_mustacheLength_1];
[self.p_man removeObserver:self
forKeyPath:NSStringFromSelector(@selector(p_mustacheLength))
context:(void*)context_p_man_p_mustacheLength_2];
}
@end
复制代码 官方KVO文档：Key-Value Observing Implementation Details
自动键值观察是使用isa- swizzle技术实现的。顾名思义，isa指针指向维护分派表的对象的类。这个分派表本质上包含指向类实现的方法以及其他数据的指针。当观察者为一个对象的属性注册时，被观察对象的isa指针被修改，指向一个中间类而不是真正的类。因此，isa指针的值不一定反映实例的实际类。 您永远不应该依赖isa指针来确定类的继承关系。相反，您应该使用类方法来确定对象实例的类。
KVO原理
一：在self.p_man添加KVO之前，查看其继承关系。结果：isa = Man，superClass = NSObject二：在self.p_man添加KVO之后，查看其继承关系。结果：isa = NSKVONotifying_Man，superClass = NSObject
官方文档中提及做多的关键字就是isa，Objective-C的消息机制就是通过isa查找方法的。其实在添加KVO之后，isa已经替换成了NSKVONotifying_Man。因此调用属性的set方法的时候，根据isa找到的方法其实是NSKVONotifying_Man中的set方法。
KVO是基于runtime机制实现的，当某个实例的属性第一次被观察的时候，系统会在运行时期动态的创建一个该类的子类（类名=NSKVONotifying_XXX）并将isa指针指向新创建的子类。在这个派生类中重写所有被观察属性的set方法，在成员变量被改变前调用NSObject的willChangeValueForKey:，被改变后调用didChangeValueForKey:。从而导致observeValueForKey:ofObject:change:context被调用。
KVO的这套实现机制中苹果还偷偷重写了class方法，让我们误认为还是使用的当前类，从而达到隐藏生成的派生类
-(void) addObserver: forKeyPath: options: context: 这个部分就是观察者的注册了。通过以下类图可以很方便得看到，所有的类的KVO观察都是通过infoTable管理的。以被观察对象实例作key，GSKVOInfo对象为value的形式保存在infoTable表里，每个被观察者实例会对应多个keypath，每个keypath会对应多个observer对象。顺带提一下，关于Notification的实现也类似，也是全局表维护通知的注册监听者和通知名。 GSKVOInfo的结构可以看出来，一个keyPath可以对应有多个观察者。其中观察对象的实例和option打包成GSKVOObservation对象保存在一起。
如何手动触发一个的KVO
// 手动触发
- (void)set_P_mustacheLength_manual:(NSInteger)p_mustacheLength {
[self willChangeValueForKey:@"p_mustacheLength"];
_p_mustacheLength = p_mustacheLength;
[self didChangeValueForKey:@"p_mustacheLength"];
}
复制代码如果要禁止KVO对某个属性自动触发，返回NO就可以
// 是否自动对属性p_mustacheLength触发KVO
+(BOOL)automaticallyNotifiesObserversOfP_mustacheLength {
// 默认返回YES
return YES;
}
复制代码KVO容易掉进去的坑
- 1、没有removeObserver （使用KVOController或者不要忘记）
- 2、同一个对象的同一个属性被重复removeObserver了多次（使用
context来removeObserver） - 3、keyPath严重依赖于string（
@selector弥补）
KVOController实现探索
自己实现一个KVO：ImplementKVO
参考博客
KVO进阶——KVO实现探究
探究KVO的底层实现原理
从自己实现isa-swizzling到说一些Runtime的内容
iOS探索KVO实现原理，重写KVO
如何优雅地使用 KVO
七、消息转发
为啥可以对nil对象发送消息？
NilTest宏，判断被发送消息的对象是否为nil的。如果为nil，那就直接返回nil。
参考资料：
Objective-C 消息发送与转发机制原理
八、weak的原理
weak不论是用作property修饰符还是用来修饰一个变量的声明其作用是一样的，就是不增加新对象的引用计数，被释放时也不会减少新对象的引用计数，同时在新对象被销毁时，weak修饰的属性或变量均会被设置为nil，这样可以防止野指针错误，本文要讲解的也正是这个特性，runtime如何将weak修饰的变量的对象在销毁时自动置为nil。
那么
runtime是如何实现在weak修饰的变量的对象在被销毁时自动置为nil的呢？一个普遍的解释是:
runtime对注册的类会进行布局，对于weak修饰的对象会放入一个hash表中。用weak指向的对象内存地址作为key，当此对象的引用计数为0的时候会dealloc，假如weak指向的对象内存地址是a，那么就会以a为键在这个weak表中搜索，找到所有以a为键的weak对象，从而设置为nil