OC-Runtime-常用API

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一. 类相关API

//动态创建一个类（参数：父类，类名，额外的内存空间）
Class objc_allocateClassPair(Class superclass, const char *name, size_t extraBytes)

//注册一个类（要在类注册之前添加成员变量）
void objc_registerClassPair(Class cls)

//销毁一个类
void objc_disposeClassPair(Class cls)

//获取对象的isa指向的Class
Class object_getClass(id obj)

//设置对象的isa指向的Class
Class object_setClass(id obj, Class cls)

//判断一个对象是否为Class
BOOL object_isClass(id obj)

//判断一个Class是否为元类
BOOL class_isMetaClass(Class cls)

//获取父类
Class class_getSuperclass(Class cls)

Class object_getClass(id _Nullable obj) 获取 isa指向的Class

***********************MJPerson.h **************************
#import 

@interface MJPerson : NSObject
@property (assign, nonatomic) int ID;
@property (assign, nonatomic) int weight;
@property (assign, nonatomic) int age;
@property (copy, nonatomic) NSString *name;
- (void)run;
@end

***********************MJPerson.m **************************  
#import "MJPerson.h"

@implementation MJPerson

- (void)print
- (void)run
{
    NSLog(@"%s", __func__);
}
@end

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {

        MJPerson *person = [[MJPerson alloc] init];
        class_isMetaClass(object_getClass([MJPerson class]));
        
        Class cls = object_getClass(person);//实例对象的isa指向类对象
        Class metaClass = object_getClass([MJPerson class]);//类对象的isa指向元类对象
        
        NSLog(@"是元类对象 %d", class_isMetaClass(metaClass));
        NSLog(@"%d %d %d",
              object_isClass(person),
              object_isClass([MJPerson class]),
              object_isClass(object_getClass([MJPerson class]))
              );
        
    }
    return 0;
}

RUN

2021-05-10 15:26:50.390907+0800 Interview02-runtime应用[3278:157126] 是元类对象 1
2021-05-10 15:26:50.391387+0800 Interview02-runtime应用[3278:157126] 0 1 1

Class object_setClass(id _Nullable obj, Class _Nonnull cls) 设置 isa的指向的Class

*********************** MJCar.h **************************
@interface MJCar : NSObject
- (void)run;
@end

*********************** MJCar.m **************************
@implementation MJCar
- (void)run
{
    NSLog(@"%s", __func__);
}
@end

*********************** main.m **************************
int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {

        MJPerson *person = [[MJPerson alloc] init];
        [person run];
        
        object_setClass(person, [MJCar class]);
        [person run];
        
        NSLog(@"%d %d %d",
              object_isClass(person),
              object_isClass([MJPerson class]),
              object_isClass(object_getClass([MJPerson class]))
              );
        
    }
    return 0;
}

RUN

2021-05-10 15:29:57.963729+0800 Interview02-runtime应用[3304:159036] -[MJPerson run]
2021-05-10 15:29:57.964308+0800 Interview02-runtime应用[3304:159036] -[MJCar run]
2021-05-10 15:29:57.964363+0800 Interview02-runtime应用[3304:159036] 0 1 1

objc_allocateClassPair

Class objc_allocateClassPair(Class superclass, const char * name, size_t extraBytes)
动态创建一个类,(参数:父类,类名,额外的存储空间)

objc_registerClassPair(Class cls)注册一个类 (要在类注册之前添加成员变量)

void run(id self, SEL _cmd)
{
    NSLog(@"_____ %@ - %@", self, NSStringFromSelector(_cmd));
}
int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {

        // 创建类，传入父类和类名
            Class newClass = objc_allocateClassPair([NSObject class], "MJDog", 0);
            // 注册类之前添加成员变量
            class_addIvar(newClass, "_age", 4, 1, @encode(int));
            class_addIvar(newClass, "_weight", 4, 1, @encode(int));
            class_addMethod(newClass, @selector(run), (IMP)run, "v@:");
            // 注册类
            objc_registerClassPair(newClass);

            id dog = [[newClass alloc] init];
            [dog setValue:@10 forKey:@"_age"];
            [dog setValue:@20 forKey:@"_weight"];
            [dog run];

            NSLog(@"%@ %@", [dog valueForKey:@"_age"], [dog valueForKey:@"_weight"]);

            MJPerson *person = [[MJPerson alloc] init];
            //修改person对象isa指向
            object_setClass(person, newClass);
            [person run];

            // 在不需要这个类时释放
//            objc_disposeClassPair(newClass);
        
    }
    return 0;
}

RUN>
2021-05-10 15:36:09.336005+0800 Interview02-runtime应用[3430:165339] _____  - run
2021-05-10 15:36:09.336861+0800 Interview02-runtime应用[3430:165339] 10 20
2021-05-10 15:36:09.337011+0800 Interview02-runtime应用[3430:165339] _____  - run
在程序运行的时候，动态添加一个类，并且添加成员变量、方法，最后使用类。

一定要在注册类之前添加成员变量，因为成员变量是在_r_o_t表里面，是只读的，所以要在类的结构确定之前添加成员变量。

不能使用class_addIvar给已经创建的类添加成员变量，因为已经创建的类的结构在代码写完就已经确定好了，程序运行中就不能给已经创建的类添加成员变量了。

方法可以在注册类之后添加，因为方法是在_r_w_t表里面，是可读可写的。

二. 成员变量相关API

//获取类中指定名称实例成员变量的信息
Ivar class_getInstanceVariable(Class cls, const char *name)

//获取成员变量的相关信息
const char *ivar_getName(Ivar v)
const char *ivar_getTypeEncoding(Ivar v)

//设置和获取成员变量的值
void object_setIvar(id obj, Ivar ivar, id value)
id object_getIvar(id obj, Ivar ivar)

//拷贝实例变量列表（最后需要调用free释放）
Ivar *class_copyIvarList(Class cls, unsigned int *outCount)

//动态添加成员变量（已经注册的类是不能动态添加成员变量的）
BOOL class_addIvar(Class cls, const char * name, size_t size, uint8_t alignment, const char * types)

Ivar class_getInstanceVariable 获取一个实例变量的信息
object_setIvar(id obj, Ivar ivar, id value)设置实例变量的值

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        //获取类中指定名称实例成员变量的信息
        //传入的是一个类对象，所以只能获取成员变量的信息，并不能获取成员变量的值
        Ivar ageIvar = class_getInstanceVariable([MJPerson class], "_age");
        Ivar nameIvar = class_getInstanceVariable([MJPerson class], "_name");

        NSLog(@"%s %s", ivar_getName(ageIvar), ivar_getTypeEncoding(ageIvar));
        //打印：_age i   i代表字符编码int

        MJPerson *person = [[MJPerson alloc] init];
        //设置成员变量的值
        //传入的是一个实例对象，所以可以设置成员变量的值
        object_setIvar(person, nameIvar, @"123");
        object_setIvar(person, ageIvar, (__bridge id)(void *)10);
        //获取成员变量的值
        id name = object_getIvar(person, nameIvar);

        NSLog(@"%@ %d", name, person.age);
        //打印：123 10
        
    }
    return 0;
}

RUN>
2021-05-10 15:40:12.967391+0800 Interview02-runtime应用[3454:168018] _age i
2021-05-10 15:40:12.967815+0800 Interview02-runtime应用[3454:168018] 123 10
object_setIvar(person, ageIvar, (__bridge id)(void *)10);上面runtimeAPI内部没做转换，所以需要传什么值就传什么值，但是要做一些数据类型转换（先转成指针类型，再转成id类型）。

如果是KVC的value值，可以传NSNumber类型的值，因为KVC内部会做转换:[@10 integerValue]。

BOOL class_addIvar(Class cls, const char * name, size_t size, uint8_t alignment, const char * types)动态添加成员变量 (已经注册的类是不能添加成员变量的)
const char *ivar_getName(Ivar v) 获取成员变量 name
const char * ivar_getTypeEncoding(Ivar v) 获取成员变量字符串编码
Ivar * class_copyIvarList(Class cls, unsigned int * outCount)拷贝实例变量列表,最后需要调用free释放.

用途一: 获取系统类私有的成员变量 (这种方式在 iOS13 后已经被禁用了,iOS13 后系统禁止访问一些私有的成员变量)

    unsigned int count;
    Ivar *ivar = class_copyIvarList([UITextField class], &count);
    for (int i = 0; i < count; i ++) {
        Ivar iva = ivar[I];
        NSLog(@"%s",ivar_getName(iva));
    }
    self.nameTF.placeholder = @"请输入姓名";
    [self.nameTF setValue:[UIColor redColor] forKeyPath:@"_placeholderLabel.textColor"];
    free(ivar);

用途二:字典转模型

+ (instancetype)json2Model:(NSDictionary *)json{
    id obj = [[self alloc]init];
    unsigned int count;
    Ivar *ivars = class_copyIvarList([self class], &count);
    //遍历所有的成员变量
    for (int i = 0; i < count; i ++) {
        Ivar iva = ivars[I];
        NSMutableString *ivarStr = [NSMutableString stringWithUTF8String:ivar_getName(iva)];
        //去掉成员变量前面的 _
        [ivarStr deleteCharactersInRange:NSMakeRange(0, 1)];
        
        [obj setValue:json[ivarStr] forKey:ivarStr];
    }
    
    return obj;
}

这样写会有很多问题,这只是个思路,仅供参考

用途三:归档,解档

- (instancetype)initWithCoder:(NSCoder *)coder{
    if (self = [super init]) {
        unsigned int count;
        Ivar *ivars = class_copyIvarList([self class], &count);
        //遍历所有的成员变量
        for (int i = 0; i < count; i ++) {
            Ivar iva = ivars[I];
            NSMutableString *ivarStr = [NSMutableString stringWithUTF8String:ivar_getName(iva)];
            //去掉成员变量前面的 _
            [ivarStr deleteCharactersInRange:NSMakeRange(0, 1)];
            //从文件中取出值
            id value = [coder decodeObjectForKey:ivarStr];
            //赋值到对象中
            [self setValue:value forKey:ivarStr];
        }
    }
    return self;
}


- (void)encodeWithCoder:(NSCoder *)coder{
    
    unsigned int count;
    Ivar *ivars = class_copyIvarList([self class], &count);
    //遍历所有的成员变量
    for (int i = 0; i < count; i ++) {
        Ivar iva = ivars[I];
        NSMutableString *ivarStr = [NSMutableString stringWithUTF8String:ivar_getName(iva)];
        //去掉成员变量前面的 _
        [ivarStr deleteCharactersInRange:NSMakeRange(0, 1)];
        //从对象中取出对应的值
        id value = [self valueForKey:ivarStr];
        //归档到文件中
        [coder encodeObject:value forKey:ivarStr];
    }
}

三. 属性相关API

//获取一个属性
objc_property_t class_getProperty(Class cls, const char *name)

//拷贝属性列表（最后需要调用free释放）
objc_property_t *class_copyPropertyList(Class cls, unsigned int *outCount)

//动态添加属性
BOOL class_addProperty(Class cls, const char *name, const objc_property_attribute_t *attributes,
                       unsigned int attributeCount)

//动态替换属性
void class_replaceProperty(Class cls, const char *name, const objc_property_attribute_t *attributes,
                           unsigned int attributeCount)

//获取属性的一些信息
const char *property_getName(objc_property_t property)
const char *property_getAttributes(objc_property_t property)

四. 方法相关API

//获取一个实例方法、类方法
Method class_getInstanceMethod(Class cls, SEL name)
Method class_getClassMethod(Class cls, SEL name)

//根据class和方法名获取方法的imp
IMP class_getMethodImplementation(Class cls, SEL name)
//设置方法的imp
IMP method_setImplementation(Method m, IMP imp)
//交换方法的imp
void method_exchangeImplementations(Method m1, Method m2)
//获取方法名
SEL method_getName(Method m)
//获取imp
IMP method_getImplementation(Method m)
//获取方法返回值类型、参数类型的编码
const char *method_getTypeEncoding(Method m)
//获取参数个数
unsigned int method_getNumberOfArguments(Method m)
//获取返回值类型
char *method_copyReturnType(Method m)
//根据index获取参数
char *method_copyArgumentType(Method m, unsigned int index)

//拷贝方法列表（最后需要调用free释放）
Method *class_copyMethodList(Class cls, unsigned int *outCount)

//动态添加方法
BOOL class_addMethod(Class cls, SEL name, IMP imp, const char *types)

//动态替换方法
IMP class_replaceMethod(Class cls, SEL name, IMP imp, const char *types)

//根据SEL获取名字
const char *sel_getName(SEL sel)
//根据字符串包装成一个SEL，和@selector("方法名字")方法等效
SEL sel_registerName(const char *str)

//根据block返回一个imp
IMP imp_implementationWithBlock(id block)
//根据imp返回一个block
id imp_getBlock(IMP anImp)
//移除imp对应的block
BOOL imp_removeBlock(IMP anImp)

void myrun()
{
    NSLog(@"---myrun");
}
int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        MJPerson *person = [[MJPerson alloc] init];
        
        class_replaceMethod([MJPerson class], @selector(run), (IMP)myrun, "v");
        [person run];
    }
    return 0;
}

RUN>

2021-05-10 15:47:37.466763+0800 Interview04-方法[3531:172517] ---myrun

将block当做方法实现

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        MJPerson *person = [[MJPerson alloc] init];
        
        class_replaceMethod([MJPerson class], @selector(run), imp_implementationWithBlock(^{
            NSLog(@"123123");
        }), "v");
        [person run];
    }
    return 0;
}

RUN>

2021-05-10 15:49:19.473743+0800 Interview04-方法[3570:174628] 123123

交换方法实现

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        MJPerson *person = [[MJPerson alloc] init];

        Method runMethod = class_getInstanceMethod([MJPerson class], @selector(run));
        Method testMethod = class_getInstanceMethod([MJPerson class], @selector(test));
        method_exchangeImplementations(runMethod, testMethod);

        [person run];
    }
    return 0;
}

RUN>

2021-05-10 15:51:18.409680+0800 Interview04-方法[3593:175998] -[MJPerson test]

交换方法实现的使用

交换方法实现在开发中经常使用，但是实际上我们使用最多的是交换系统或者第三方框架的方法。

拦截所有按钮的点击事件：

UIButton继承于UIControl，UIControl有一个sendAction:to:forEvent:方法，每当触发一个事件就会调用这个方法，所以我们可以给UIControl添加分类，在分类中交换这个方法的实现：

+ (void)load
{
    static dispatch_once_t onceToken;
    dispatch_once(&onceToken, ^{
        // hook：钩子函数
        Method method1 = class_getInstanceMethod(self, @selector(sendAction:to:forEvent:));
        Method method2 = class_getInstanceMethod(self, @selector(mj_sendAction:to:forEvent:));
        method_exchangeImplementations(method1, method2);
    });
}

- (void)mj_sendAction:(SEL)action to:(id)target forEvent:(UIEvent *)event
{
    NSLog(@"%@-%@-%@", self, target, NSStringFromSelector(action));

    // 调用系统原来的实现
    // 因为方法已经交换了，所以其实是调用sendAction:to:forEvent:
    [self mj_sendAction:action to:target forEvent:event];

    //拦截按钮事件
    if ([self isKindOfClass:[UIButton class]]) {
        // 拦截了所有按钮的事件

    }
}

上面交换方法也叫钩子函数，利用钩子函数就实现了拦截所有UIButton的点击事件。

问题1：为什么上面要加个dispatch_once？

按理说load方法只会调用一次，万一别人主动调用了load方法那不就调用两次了吗，这样方法就交换两次了和没交换一样，所以加个dispatch_once。

问题2：交换方法实现的原理是什么？

method_exchangeImplementations方法是传入两个Method，以前我们讲过Method的内部结构，其实交换方法实现就是把Method里面的IMP交换了，如下图：

交换前.png

交换后.png

上面说的交换方法实现，交换的是方法列表(methods数组)里面的method_t(也就是Method)，如果这个方法有缓存，怎么办？

问题3：如果这个方法有缓存，怎么办？

其实，调用method_exchangeImplementations函数会清空缓存，这样就保证了交换方法之后调用方法不会出错。

可以在objc4里面搜索到源码：

void method_exchangeImplementations(Method m1, Method m2)
{
    if (!m1  ||  !m2) return;

    rwlock_writer_t lock(runtimeLock);

    IMP m1_imp = m1->imp;
    m1->imp = m2->imp;
    m2->imp = m1_imp;


    // RR/AWZ updates are slow because class is unknown
    // Cache updates are slow because class is unknown
    // fixme build list of classes whose Methods are known externally?

    flushCaches(nil);//交换IMP之后就会清空缓存。

    updateCustomRR_AWZ(nil, m1);
    updateCustomRR_AWZ(nil, m2);
}

上面源码很简单，可以发现，交换IMP之后就会清空缓存。

特别备注

本系列文章总结自MJ老师在腾讯课堂iOS底层原理班（下）/OC对象/关联对象/多线程/内存管理/性能优化，相关图片素材均取自课程中的课件。如有侵权，请联系我删除，谢谢！

OC-Runtime-常用API

OC-Runtime-常用API

一. 类相关API

二. 成员变量相关API

三. 属性相关API

四. 方法相关API

交换方法实现的使用

拦截所有按钮的点击事件：

问题1：为什么上面要加个dispatch_once？

问题2：交换方法实现的原理是什么？

问题3：如果这个方法有缓存，怎么办？

特别备注

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