Runtime 详解

目录
1、Runtime是什么？
2、Runtime的原理和分析。
3、Runtime的应用。

1、Runtime是什么？

Runtime 又叫运行时，是一套底层的C语言API，OC底层都是基于它来实现的。

OC是一门动态语言，它会将一些工作放在代码运行时才处理而并非编译时。也就是说，有很多类和成员变量在我们编译时是不知道的，而在运行时，我们所编写的代码会转换成完整的确定的代码运行。

所以，编译器时不够的，我们还需要一个运行时系统来处理编译后的代码（创建类和对象、进行消息传递和转发）。因此，这样的设计使 Objective-C 变得灵活，甚至可以让我们在程序运行的时候，去动态修改一个方法的实现。而实现这一切的基础就是 Runtime 。

2、Runtime的原理和分析

方法调用（消息传递）

typedef struct objc_class *Class;

Class 被定义为指向 objc_class 的指针，而 objc_class 本身是一个结构体。

struct objc_class {
    Class _Nonnull isa  OBJC_ISA_AVAILABILITY;
#if !OBJC2

    Class Nullable super_class                              OBJC2UNAVAILABLE;
    const char * Nonnull name                               OBJC2UNAVAILABLE;
    long version                                             OBJC2_UNAVAILABLE;
    long info                                                OBJC2_UNAVAILABLE;
    long instance_size                                       OBJC2_UNAVAILABLE;
    struct objc_ivar_list * Nullable ivars                  OBJC2UNAVAILABLE;
    struct objc_method_list * Nullable * _Nullable methodLists                    OBJC2UNAVAILABLE;
    struct objc_cache * Nonnull cache                       OBJC2UNAVAILABLE;
    struct objc_protocol_list * Nullable protocols          OBJC2UNAVAILABLE;
#endif
} OBJC2_UNAVAILABLE;

主要介绍两个参数：
isa，是一个Class类型的指针，每个实例对象都有一个isa指针，指向对象的类，类也可以通过isa找到它的原类。

cache，类缓存，为了加速消息分发，每次响应消息系统会对方法和对应的地址进行缓存，存放与cache中。再次调用时现在cache中查找，效率更快。

在OC中，方法调用的过程：
1、通过对象的 isa 指针找到对应的类。
2、通过类的 isa 指针找到对应元类。（基类的元类指向自己）
3、在元类的 methodLists 中，找到对应的方法，然后执行。

找到方法之后它是怎么执行的呢？

先看Method的定义

typedef struct objc_method *Method;
struct objc_method {
    SEL method_name;
    char * method_types;
    IMP method_imp;
};

Method 被定义为一个 objc_method 指针，在 objc_method 结构体中，包含一个 SEL 和一个 IMP 。
SEL ，可以看成保存方法名的一串字符。
IMP， 实现程序的内存地址的指针。

在OC中所有的方法调用都是给对象发消息。发消息主要使用的就是objc_msgSend 函数。

id objc_msgSend(id self, SEL op, ...);

举例：
[self doSomething];
objc_msgSend(self, @selector(doSomething));

当一个方法在所有继承的类中找不到时，会程序崩溃，但是之前会走拦截调用和消息转发流程。

完整的流程如示：

这样一来，我们可以重写 +resolveClassMethod: 和 +resolveInstanceMethod: 方法，在程序崩溃前做一些处理。

3、Runtime的应用

（1）具体应用拦截系统自带的方法调用及KVO的实现。
（2）实现给分类增加属性。
（3）实现字典与模型的自动切换。
（4）JSPatch替换已有的OC的方法。
（5）aspect 切面编程的应用。