Runtime

一、基本概念

RunTime简称运行时，就是系统在运行的时候的一些机制，其中最重要的是消息机制

C及其他语言，函数的调用在编译的时候决定调用哪个函数，完成编译后直接顺序执行，无任何二义性；OC的函数调用成为消息发送，在编译的时候并不能决定调用哪个函数，只有在真正运行的时候才会根据函数名称找到对应的函数来调用。

二、面试题一

1.runtime 怎么添加属性，方法等

【1】ivar  -- 表示成员变量

Ivar ivar = class_getInstanceVariable([XXClass class],"privateName")

【2】class_addIvar -- 添加一个成员变量

NSUInteger size;

NSUInteger alignment;

NSGetSizeAlignment("*",&size,&alignment)

class_addIvar(kclass,"expression",size,alignment,"*")

【3】class_addMethod -- 添加成员方法

class_addMethod(kclass,@selector(setExpressionFormula:),(IMP)setExpressionFormula,"v@:@")

static void setExpressionFormula(id self,SEL cmd,id value)

【4】class_addProperty -- 添加属性

class_addProperty([XXClass class],"name",attrs,3)

【5】class_addProtocol -- 添加协议

【6】class_replaceProperty -- 替换类的属性

2. runtime 如何实现 weak 属性

【1】weak属性的特点        weak策略表明该属性定义了一种“非拥有关系”。

【2】runtime如何实现weak变量的自动值nil        runtime对注册的类，会进行布局，会将weak对象放入一个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的时候会调用对象的dealloc方法，假设weak指向的对象内存地址a，那么就会以a为key，在这个weak hash表中搜索，找到所有以a为key的weak对象，从而设置为nil

【3】weak属性需要在dealloc中置nil么        在ARC环境无论是强指针还是弱指针都无需再dealloc设置为nil，ARC会自动帮我们处理。即使是编译器不帮我们做这些，weak也不需要在dealloc中置nil，在属性所指的对象遭到摧毁时，属性值也会清空 

3. runtime如何通过selector找到对应的IMP地址？

每一个类对象中都有一个对象方法列表

类方法列表是存放类对象中isa指针指向的原类对象中（类方法缓存）

方法列表中每个方法结构体中记录着方法的名称，方法实现，以及参数类型，其实selector本质就是方法名称，通过这个方法名称就可以在方法列表中找到对应的方法实现。

当我们发送一个消息给一个NSObject对象时，这条消息会在对象的类对象方法列表里查找

当我们发送一个消息一个类时，这条消息会在类的MetaClass对象的方法列表里查找

4.使用runtime Associate 方法关联的对象，需要在主对象dealloc的时候释放么

无论在MRC下还是ARC下均不需要，被关联的对象在生命周期内要比对象本身释放的晚很多，它们会在被NSObject -dealloc 调用的object_disponse()方法中释放。

对象的内存销毁事件表，分四个步骤：

【1】调用 -release：引用计数变为零        对象正在被销毁，生命周期即将结束；不能再有新的 __weak 弱引用，否则将指向 nil；调用[self dealloc]

【2】父类调用 -dealloc                                继承关系中最直接继承的父类再调用 -dealloc；如果是 MRC 代码，则会手动释放实例变量们（iVars）；继承关系中每一层的父类都再调用 -dealloc

【3】NSObject 调  -dealloc                        只做一件事：调用Objective-C    runtime  中object_disponse()方法

【4】调用object_disponse()                        为C++的实例变量们（iVars）调用 destructors；为 ARC 状态下的实例变量们（iVars）调用 -release；解除所有使用 runtime Associate 方法关联的对象；解除所有 __weak 引用；调用 free()    

5._objc_msgForward函数是做什么的？直接调用它将会发生什么

_objc_msgForward是IMP类型，用于消息转发的：当向一个对象发送一条消息，但它并没有实现的时候，_objc_msgForward会尝试做消息转发，直接调用_objc_msgForward是非常危险的事，这是把双刃刀，如果用不好会直接导致程序Crash。

6.能否向编译后得到的类中增加实例变量？能否向运行时创建的类中添加实例变量？为什么？

不能向编译后得到的类中增加实例

分析：因为编译后的类已经注册在runtime中，类结构体重的objc_ivar_list实例变量的链表和instance_size实例变量的内存大小已经确定，同时runtime会调用class_setIvarLayout或class_setWeakIvarLayout来处理strong weak引用，所以不能向存在的类中添加实例变量

能向运行时创建的类中添加实例变量

分析：运行时创建的类是可以添加实例变量，调用 class_addIvar 函数，但是得在调用 objc_allocateClassPair 之后，objc_registerClassPair之前，原因同上。

7. 简述下Object-C中调用方法的过程（runtime）

Objective-C是动态语言，每个方法在运行时会被动态转为消息发送，即：objc_msgSend(receiver,selector)，整个过程介绍如下：

objc在向一个对象发送消息时，runtime库会根据对象的isa指针找到该对象实际属性的类；然后在该类中的方法列表以及其父类方法列表中寻找方法运行；如果，在最顶层的父类（一般也就NSObject）中依然找不到相应的方法时，程序在运行时会挂掉并抛出异常unrecognized selector sent to xxx；但是在这之前，objc的运行时会给出三次拯救程序崩溃的机会。

补充说明：Runtime 铸就了Objective-C是动态语言的特性

8.什么是method swizzling（俗称黑魔法）

简单说就是进行方法交换

【1】在Objective-C中调用一个方法，其实是向一个对象发送消息，查找消息的唯一依据是selector的名字

【2】每个类都有一个方法列表，存放着方法的名字和方法实现的映射关系，selector的本质其实就是方法名，IMP有点类似函数指针，执行具体的Method实现，通过selector就可以找到对象的IMP

【3】交换方法的几种实现方式

        -1.利用 method_exchangeimplementations 交换两个方法的实现

        -2.利用 class_replaceMethod 替换方法的实现

        -3.利用 method_setImplementation 来直接设置某个方法的IMP

三、项目运用

3.1消息机制

-1.方法调用底层实现

NSObject *objc = objc_msgSend([NSObject class],@selector(alloc)); 

objc = objc_msgSend(objc,@selector(init));

-2.不要随便使用，不得已才使用

作用：调用已知私有方法，如调用没有在.h文件声明但是在.m文件实现了的方法    用runtime调用私有方法：方法编号后面开始，异常就是传入给方法的参数

objc_msgSend(p,@selector(run: str:),20,@"haha")    objc_msgSend(p,@selector(eat))

-3.对象如何找到对应的方法去调用

    1.方法保存到什么地方？    对象方法保存到类中，类方法保存到元类，每一个类都有方法列表methodList

    2.明确去哪个类中调用？    通过isa指针。(1)根据对象的isa去对应的类查找方法，isa:判断去哪个类查找对应的方法，指向方法调用的类。 (2)根据传入的方法编号SEL，里面有个哈希列表，在列表中找到对应方法Method(方法名) (3)根据方法名(函数入口)找到函数实现，函数实现在方法区

3.2 交换方法

需求：已有项目中使用的是 UIImage去加载图片，现在调用imageNamed，就需要给一个提示。

方法：1.提供分类    2.写一个加提示的方法    3.用系统方法与这个功能方法交互实现，在+load方法中实现

代码实现方式: method_exchangeImplementations   如：https://www.jianshu.com/p/75849d7ea832

3.3 动态添加方法

为什么动态添加方法？       OC是懒加载，有些方法可能很久不会调用

应用场景？                        电商，视频，社交，收费项目：会员机制中，只要会员才拥有这些功能

class_addMethod(self,sel,(IMP)run,@"v@:")

3.4 动态添加属性

需求：给NSObject添加一个name属性，动态添加属性    ->    runtime

set方法： objc_setAssociateObject(self,"name",name,OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC)

get方法： objc_getAssociatedObject(self,"name")

3.5 自动生成属性代码

需求：从网络数据中解析出字典数组，将数组转为模型时，有太多的key，可以使用下面的方法

代码：https://www.jianshu.com/p/75849d7ea832

二、面试题二

1.OC的消息机制

OC中的方法调用其实都是转成objc_msgSend函数的调用，给receiver(方法调用者)发送一条消息(selector方法名)

objc_msgSend底层有3大阶段

消息发送(当前类、父类中查找)、动态方法解析、消息转发

2.什么是Runtime?平时项目中用过么?

OC是一门动态性比较强的编程语言，允许很多操作推迟到程序运行时再进行

OC是动态性就是由Runtime来支撑和实现的，Runtime是一套C语言的API，封装了很多动态性相关函数

平时编写的OC代码，底层都是转换成了Runtime API进行调用

3.runtime具体应用

利用关联对象给分类添加属性

遍历类的所有成员变量

交换方法实现

利用消息转发机制解决方法找不到的异常问题

4.说说什么是runtime

OC是一个动态语言，OC的一切都是基本Runtime实现的平时编写的OC代码，在程序运行过程中，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

runtime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

runtimeAPI的实现是用C++开发的（源码中的实现文件都是mm），是一套苹果开源的框架

三、主要使用场景

https://www.jianshu.com/p/ff06b011ab84