iOS -Runtime原理与应用

简介

RunTime简称运行时。OC就是运行时机制，其中最主要的是消息机制。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.

消息机制

objc_msgSend,只有对象才能发送消息，因此以objc开头.

// 调用对象方法
    [p eat];
// 本质：让对象发送消息
    objc_msgSend(p, @selector(eat));
// 用类名调用类方法，底层会自动把类名转换成类对象调用
    // 本质：让类对象发送消息
    objc_msgSend([Person class], @selector(eat));

消息机制原理

对象根据方法编号SEL去映射表查找对应的方法实现

image.png

runTime 的应用

1,交换方法
2,动态添加方法（感觉没啥用，还不如直接分类）
3,给分类添加属性
4,字典转模型
5,快速归档解档
6,获取类的所有的属性和方法

1.交换方法

当系统提供的控件不能满足我们的需求的时候，我们可以
1：通过继承系统控件，重写系统的方法，来扩充子类的行为。
2：当需要为系统类扩充别的属性或是方法的时候，与哪个类有关系，就为哪个类创建分类（不能在分类中重写系统方法，因为会把系统的功能给覆盖掉，而且分类中不能调用super）。
3：利用runtime修改系统的类，交换方法（对象发送消息调用的方法被交换了，声明不会交换，所以会写成声明和调用是一个方法，实际交换方法后，对象调用的是交换后的方法）

交换的实际上是交换的方法列表和IMP（方法实现的对应关系）原理图如下
交换前:

image.png

交换后:

image.png

交换方法的实现

通过为要修改的类添加一个分类来实现。例如交换系统的imageNamed方法。
1,添加分类（UIImage的分类Image）
1.1定义一个方法调用交换后的系统方法
1.2，在+ (void)load中交换方法（// 把类加载进内存的时候调用,只会调用一次）

#import 
@implementation UIImage (Image)
// 加载分类到内存的时候调用
+ (void)load
{
    // 交换方法

    // 获取imageWithName方法地址
    Method imageWithName = class_getClassMethod(self, @selector(imageWithName:));

    // 获取imageWithName方法地址
    Method imageName = class_getClassMethod(self, @selector(imageNamed:));

    // 交换方法地址，相当于交换实现方式
    method_exchangeImplementations(imageWithName, imageName);


}

// 既能加载图片又能打印
+ (instancetype)imageWithName:(NSString *)name
{

    // 这里调用imageWithName，相当于调用imageName
    UIImage *image = [self imageWithName:name];

    if (image == nil) {
        NSLog(@"加载空的图片");
    }

    return image;
}


@end

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(通过performSelector调用，class_addMethod实现)。
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

3，给分类添加属性

分类不能直接添加属性的原因:
在分类里使用@property声明属性，只是将该属性添加到该类的属性列表，并声明了setter和getter方法，但是没有生成相应的成员变量，也没有实现setter和getter方法。所以说分类不能添加属性。使用@property的时候，系统会自动生成带“_”的成员变量和该变量的setter和getter方法。也就是说，属性相当于一个成员变量加getter和setter方法。

解决办法:在分类里使用@property声明属性后，即使实现了setter和getter方法，也仍然没有添加带“_”的成员变量，也就是说，在setter和getter方法里仍然不能直接访问以下划线开头的成员变量，因为在分类里用@property声明属性时系统并没有添加以“”开头的成员变量。此时要达到添加的目的可以使用运行时的关联对象。

原理：给一个类声明属性，其实本质就是给这个类添加关联

简单示例

@implementation ViewController

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

    // 给系统NSObject类动态添加属性name

    NSObject *objc = [[NSObject alloc] init];
    objc.name = @"小码哥";
    NSLog(@"%@",objc.name);

}


@end
.h文件声明属性
@property (nonatomic, strong) NSString * name;
.m文件实现关联
// 定义关联的key
static const char *key = "name";

@implementation NSObject (Property)

- (NSString *)name
{
    // 根据关联的key，获取关联的值。
    return objc_getAssociatedObject(self, key);
}

- (void)setName:(NSString *)name
{
    // 第一个参数：给哪个对象添加关联
    // 第二个参数：关联的key，通过这个key获取
    // 第三个参数：关联的value
    // 第四个参数:关联的策略
    objc_setAssociatedObject(self, key, name, OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC);
}

@end

4，字典转模型：Runtime

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。

@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];
        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

5,快速归档解档

@implementation MMModel

- (void)encodeWithCoder:(NSCoder *)encoder {
    unsigned int count = 0;
    //  利用runtime获取实例变量的列表
    Ivar *ivars = class_copyIvarList([self class], &count);
    for (int i = 0; i < count; i ++) {
        //  取出i位置对应的实例变量
        Ivar ivar = ivars[i];
        //  查看实例变量的名字
        const char *name = ivar_getName(ivar);
        //  C语言字符串转化为NSString
        NSString *nameStr = [NSString stringWithCString:name encoding:NSUTF8StringEncoding];
        //  利用KVC取出属性对应的值
        id value = [self valueForKey:nameStr];
        //  归档
        [encoder encodeObject:value forKey:nameStr];
    }
    
    //  记住C语言中copy出来的要进行释放
    free(ivars);
    
}

- (id)initWithCoder:(NSCoder *)decoder {
    if (self = [super init]) {
        unsigned int count = 0;
        Ivar *ivars = class_copyIvarList([self class], &count);
        for (int i = 0; i < count; i ++) {
            Ivar ivar = ivars[i];
            const char *name = ivar_getName(ivar);
            
            //
            NSString *key = [NSString stringWithCString:name encoding:NSUTF8StringEncoding];
            id value = [decoder decodeObjectForKey:key];
            //  设置到成员变量身上
            [self setValue:value forKey:key];
        }
        
        free(ivars);
    }
    return self;

在Controller中实现具体的存取操作

-(IBAction)save:(UIButton *)sender {
    PersonModel *person = [[PersonModel alloc] init];
    person.name = @"Frank";
    person.age = 18;
    PersonModel *person2 = [[PersonModel alloc] init];
    person2.name = @"Frank2";
    person2.age = 10;
    //将对象保存到数组,数组对象也需要快速归档解档
    person.arr = @[person2];
    //这里以temp路径为例，存到temp路径下
    NSString *temp = NSTemporaryDirectory();
    NSString *filePath = [temp stringByAppendingPathComponent:@"obj.data"]; //注：保存文件的扩展名可以任意取，不影响。
    NSLog(@"%@", filePath);
    //归档
    [NSKeyedArchiver archiveRootObject:person toFile:filePath];
}

- (IBAction)read:(UIButton *)sender {
    //取出归档的文件再解档
    NSString *filePath = [NSTemporaryDirectory() stringByAppendingPathComponent:@"obj.data"];
    //解档
    PersonModel *person = [NSKeyedUnarchiver unarchiveObjectWithFile:filePath];
    NSMutableArray  *arr = [NSMutableArray arrayWithArray:person.arr];
    NSLog(@"name = %@, age = %ld arr=%@,arr1.name = %@",person.name,person.age,person.arr,arr[0].name);
}

6,获取所有的属性和方法

KVO和KVC可以利用这个。

#pragma mark - 获取所有的属性(包括私有的)
- (void)getAllIvar {
    unsigned int count = 0;
    //Ivar：定义对象的实例变量，包括类型和名字。
    //获取所有的属性(包括私有的)
    Ivar *ivars= class_copyIvarList([UIPageControl class], &count);
    for (int i = 0; i < count; i++) {
        //取出成员变量
        Ivar ivar = ivars[i];
        
        NSString *name = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getName(ivar)];
        NSString *type = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getTypeEncoding(ivar)];
        NSLog(@"属性 --> %@ 和 %@",name,type);
        
    }
    
}
#pragma mark - 获取所有的方法(包括私有的)
- (void)getAllMethod {
    unsigned int count = 0;
    //获取所有的方法(包括私有的)
    Method *memberFuncs = class_copyMethodList([UIPageControl class], &count);
    for (int i = 0; i < count; i++) {
        
        SEL address = method_getName(memberFuncs[i]);
        NSString *methodName = [NSString stringWithCString:sel_getName(address) encoding:NSUTF8StringEncoding];
        
        NSLog(@"方法 : %@",methodName);
    }
    
}