参考文章：
1、Objctive-C Runtime
2、梧雨北辰
3、jackyshan
4、人仙儿a
本文主要是参考梧雨北辰的文章，并在该作者的文章之上添加自己理解的内容。侵权必删。
Runtime应用框架.png
1、方法魔法(Method Swizzling)
实现动态方法交换(Method Swizzling )是Runtime中最具盛名的应用场景，其原理是：通过Runtime获取到方法实现的地址，进而动态交换两个方法的功能。使用到关键方法如下：
///获取类方法的Mthod
Method _Nullable class_getClassMethod(Class _Nullable cls, SEL _Nonnull name)
///获取实例对象方法的Mthod
Method _Nullable class_getInstanceMethod(Class _Nullable cls, SEL _Nonnull name)
///交换两个方法的实现
void method_exchangeImplementations(Method _Nonnull m1, Method _Nonnull m2)
1.1 动态方法交换示例
- (void)printA{
NSLog(@"打印A......");
}
- (void)printB{
NSLog(@"打印B......");
}
//交换方法的实现，并测试打印
Method methodA = class_getInstanceMethod([self class], @selector(printA));
Method methodB = class_getInstanceMethod([self class], @selector(printB));
method_exchangeImplementations(methodA, methodB);
[self printA]; ///打印B......
[self printB]; ///打印A......
1.2 拦截并替换系统方法
+ (void)load {
static dispatch_once_t onceToken;
dispatch_once(&onceToken, ^{
Class class = [self class];
SEL originalSelector = @selector(viewDidLoad);
SEL swizzledSelector = @selector(jkviewDidLoad);
Method originalMethod = class_getInstanceMethod(class,originalSelector);
Method swizzledMethod = class_getInstanceMethod(class,swizzledSelector);
//judge the method named swizzledMethod is already existed.
BOOL didAddMethod = class_addMethod(class, originalSelector, method_getImplementation(swizzledMethod), method_getTypeEncoding(swizzledMethod));
// if swizzledMethod is already existed.
if (didAddMethod) {
class_replaceMethod(class, swizzledSelector, method_getImplementation(originalMethod), method_getTypeEncoding(originalMethod));
}
else {
method_exchangeImplementations(originalMethod, swizzledMethod);
}
});
}
- (void)jkviewDidLoad {
NSLog(@"替换的方法");
[self jkviewDidLoad];
}
- (void)viewDidLoad {
NSLog(@"自带的方法");
[super viewDidLoad];
}
@end
swizzling应该只在+load中完成。 在 Objective-C 的运行时中，每个类有两个方法都会自动调用。+load 是在一个类被初始装载时调用，+initialize 是在应用第一次调用该类的类方法或实例方法前调用的。两个方法都是可选的，并且只有在方法被实现的情况下才会被调用。
swizzling应该只在dispatch_once 中完成,由于swizzling 改变了全局的状态，所以我们需要确保每个预防措施在运行时都是可用的。原子操作就是这样一个用于确保代码只会被执行一次的预防措施，就算是在不同的线程中也能确保代码只执行一次。Grand Central Dispatch 的 dispatch_once满足了所需要的需求，并且应该被当做使用swizzling 的初始化单例方法的标准。
1.3 KVO实现
全称是Key-value observing，翻译成键值观察。提供了一种当其它对象属性被修改的时候能通知当前对象的机制。再MVC大行其道的Cocoa中，KVO机制很适合实现model和controller类之间的通讯。
KVO的实现依赖于 Objective-C 强大的 Runtime，当观察某对象 A 时，KVO 机制动态创建一个对象A当前类的子类，并为这个新的子类重写了被观察属性 keyPath 的 setter 方法。setter 方法随后负责通知观察对象属性的改变状况。
Apple 使用了 isa-swizzling 来实现 KVO 。当观察对象A时，KVO机制动态创建一个新的名为：NSKVONotifying_A 的新类，该类继承自对象A的本类，且 KVO 为 NSKVONotifying_A 重写观察属性的 setter 方法，setter 方法会负责在调用原 setter方法之前和之后，通知所有观察对象属性值的更改情况。
我们通过例子来验证一下，首先我们检测一个类的
NSLog(@"kvo之前 self -> isa: %@",object_getClass(runtime));
NSLog(@"kvo之前 self class : %@",[runtime class]);
测试代码如下：
RuntimeTestManager *runtime = [[RuntimeTestManager alloc] init];
runtime.name = @"zhangsan";
NSLog(@"kvo之前 self -> isa: %@",object_getClass(runtime));
NSLog(@"kvo之前 self class : %@",[runtime class]);
[runtime addObserver:self forKeyPath:@"_name" options:NSKeyValueObservingOptionInitial context:nil];
_runtimeManager = runtime;
NSLog(@"kvo之后 self -> isa: %@",object_getClass(runtime));
NSLog(@"kvo之后 self class : %@",[runtime class]);
测试结果为：
2018-11-27 17:19:43.221175+0800 Runtime[7499:2757536] kvo之前 self -> isa: RuntimeTestManager
2018-11-27 17:19:43.221217+0800 Runtime[7499:2757536] kvo之前 self class : RuntimeTestManager
2018-11-27 17:19:43.221441+0800 Runtime[7499:2757536] kvo之后 self -> isa: NSKVONotifying_RuntimeTestManager
2018-11-27 17:19:43.221460+0800 Runtime[7499:2757536] kvo之后 self class : RuntimeTestManager
在这个过程，被观察对象的 isa 指针从指向原来的 RuntimeTestManager 类，被KVO 机制修改为指向系统新创建的子类NSKVONotifying_ RuntimeTestManager类，来实现当前类属性值改变的监听；
所以当我们从应用层面上看来，完全没有意识到有新的类出现，这是系统“隐瞒”了对 KVO 的底层实现过程，让我们误以为还是原来的类。但是此时如果我们创建一个新的名为NSKVONotifying_ RuntimeTestManager的类，就会发现系统运行到注册 KVO 的那段代码时程序就崩溃，因为系统在注册监听的时候动态创建了名为 NSKVONotifying_ RuntimeTestManager 的中间类，并指向这个中间类了。
子类setter方法剖析
KVO 的键值观察通知依赖于 NSObject 的两个法:willChangeValueForKey:和 didChangeValueForKey:，在存取数值的前后分别调用 2 个方法：被观察属性发生改变之前，willChangeValueForKey:被调用，通知系统该 keyPath 的属性值即将变更；当改变发生后， didChangeValueForKey: 被调用，通知系统该keyPath 的属性值已经变更；之后，observeValueForKey:ofObject:change:context:也会被调用。且重写观察属性的setter 方法这种继承方式的注入是在运行时而不是编译时实现的。KVO 为子类的观察者属性重写调用存取方法的工作原理在代码中相当于：
- (void)setName:(NSString *)newName {
[self willChangeValueForKey:@"name"]; //KVO 在调用存取方法之前总调用
[super setValue:newName forKey:@"name"]; //调用父类的存取方法
[self didChangeValueForKey:@"name"]; //KVO 在调用存取方法之后总调用
}
2、类目添加新属性
在我们的日常开发中，分类可以为原有类扩展功能，复写原有类方法。但是分类不支持添加成员变量。尽管我们可以在分类中直接声明属性，但是由于不能生成成员变量，所以直接调用这些属性还会造成崩溃。为了实现分类添加属性,Runtime为我们添加了关联对象方法。它能够帮助我们在运行阶段将任意的属性关联到一个对象上。方法如下：
/**
1.给对象设置关联属性
@param object 需要设置关联属性的对象，即给哪个对象关联属性
@param key 关联属性对应的key，可通过key获取这个属性，
@param value 给关联属性设置的值
@param policy 关联属性的存储策略(对应Property属性中的assign,copy，retain等)
OBJC_ASSOCIATION_ASSIGN @property(assign)。
OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC @property(strong, nonatomic)。
OBJC_ASSOCIATION_COPY_NONATOMIC @property(copy, nonatomic)。
OBJC_ASSOCIATION_RETAIN @property(strong,atomic)。
OBJC_ASSOCIATION_COPY @property(copy, atomic)。
*/
void objc_setAssociatedObject(id _Nonnull object,
const void * _Nonnull key,
id _Nullable value,
objc_AssociationPolicy policy)
/**
2.通过key获取关联的属性
@param object 从哪个对象中获取关联属性
@param key 关联属性对应的key
@return 返回关联属性的值
*/
id _Nullable objc_getAssociatedObject(id _Nonnull object,
const void * _Nonnull key)
/**
3.移除对象所关联的属性
@param object 移除某个对象的所有关联属性
*/
void objc_removeAssociatedObjects(id _Nonnull object)
接下来我用一个例子说明：
#import
@interface UIViewController (custome)
@property (nonatomic, copy) NSString *age;
@end
#import "UIViewController+custome.h"
#import
@implementation UIViewController (custome)
- (void)setAge:(NSString *)age {
///添加成员变量
objc_setAssociatedObject(self, @selector(setAge:), age, OBJC_ASSOCIATION_COPY_NONATOMIC);
}
- (NSString *)age {
///获取成员变量
return objc_getAssociatedObject(self, @selector(setAge:));
}
@end
注意：key与关联属性一一对应，我们必须确保其全局唯一性，常用我们使用@selector(methodName)作为key。
3、获取类的详细信息
1.1 获取属性列表
unsigned int count;
objc_property_t *propertyList = class_copyPropertyList([self class], &count);
for (unsigned int i = 0; i1.2 获取所有成员变量
Ivar *ivarList = class_copyIvarList([self class], &count);
for (int i= 0; i1.3 获取所有方法
Method *methodList = class_copyMethodList([self class], &count);
for (unsigned int i = 0; i1.4 获取当前遵循的所有协议
__unsafe_unretained Protocol **protocolList = class_copyProtocolList([self class], &count);
for (int i=0; i注意：C语言中使用Copy操作的方法，要注意释放指针，防止内存泄漏
4、解决同一方法高频率调用的效率问题
5、方法动态解析与消息转发
方法的动态解析和消息转发,详细内容请参考上篇文章。
5.1 动态方法解析：动态添加方法
Runtime足够强大，能够让我们在运行时动态添加一个未实现的方法，这个功能主要有两个应用场景：
场景1：动态添加未实现方法，解决代码中因为方法未找到而报错的问题；
场景2：利用懒加载思路，若一个类有很多个方法，同时加载到内存中会耗费资源，可以使用动态解析添加方法。方法动态解析主要用到的方法如下：
//OC方法：
//类方法未找到时调起，可于此添加类方法实现
+ (BOOL)resolveClassMethod:(SEL)sel
//实例方法未找到时调起，可于此添加实例方法实现
+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel
//Runtime方法：
/**
运行时方法：向指定类中添加特定方法实现的操作
@param cls 被添加方法的类
@param name selector方法名
@param imp 指向实现方法的函数指针
@param types imp函数实现的返回值与参数类型
@return 添加方法是否成功
*/
BOOL class_addMethod(Class _Nullable cls,
SEL _Nonnull name,
IMP _Nonnull imp,
const char * _Nullable types)
5.2 解决方法无响应崩溃问题
执行OC方法其实就是一个发送消息的过程，若方法未实现，我们可以利用方法动态解析与消息转发来避免程序崩溃，这主要涉及下面一个处理未实现消息的过程：
消息转发流程图
其他相关方法如下：
///重定向类方法的消息接收者，返回一个类
- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector
///重定向实例方法的消息接受者，返回一个实例对象
- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector
///消息重定向
- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation；
- (NSMethodSignature*)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector;
6、动态操作属性
6.1 动态修改属性变量
现在假设这样一个情况：我们使用第三方框架里的Person类，在特殊需求下想要更改其私有属性name，这样的操作我们就可以使用Runtime可以动态修改对象属性。
基本思路：首先使用Runtime获取Peson对象的所有属性，找到name，然后使用ivar的方法修改其值。具体的代码示例如下：
Person *per = [[Person alloc] init];
per.name = @"zhagnsan";
NSLog(@"======== %@",per.name);
unsigned int count = 0;
Ivar *ivarList = class_copyIvarList([per class], &count);
for (int i = 0; i < count; i++) {
Ivar ivar = ivarList[i];
const char *ivarName = ivar_getName(ivar);
NSString *propertyName = [NSString stringWithUTF8String:ivarName];
if ([propertyName isEqualToString:@"_name"]) {
object_setIvar(per, ivar, @"李四");
}
}
free(ivarList); //释放指针
NSLog(@"------- %@",per.name);
执行结果为：
2018-11-29 11:17:06.050754+0800 Runtime[34451:175705] ======== zhagnsan
2018-11-29 11:17:06.050844+0800 Runtime[34451:175705] ------- 李四
6.2 实现 NSCoding 的自动归档和解档
归档是一种常用的轻量型文件存储方式，但是它有个弊端：在归档过程中，若一个Model有多个属性，我们不得不对每个属性进行处理，非常繁琐。归档操作主要涉及两个方法：encodeObject 和 decodeObjectForKey，现在，我们可以利用Runtime来改进它们，关键的代码示例如下：
//原理：使用Runtime动态获取所有属性
//解档操作
- (instancetype)initWithCoder:(NSCoder *)aDecoder{
self = [super init];
if (self) {
unsigned int count = 0;
Ivar *ivarList = class_copyIvarList([self class], &count);
for (int i = 0; i < count; i++) {
Ivar ivar = ivarList[i];
const char *ivarName = ivar_getName(ivar);
NSString *key = [NSString stringWithUTF8String:ivarName];
id value = [aDecoder decodeObjectForKey:key];
[self setValue:value forKey:key];
}
free(ivarList); //释放指针
}
return self;
}
//归档操作
- (void)encodeWithCoder:(NSCoder *)aCoder{
unsigned int count = 0;
Ivar *ivarList = class_copyIvarList([self class], &count);
for (NSInteger i = 0; i < count; i++) {
Ivar ivar = ivarList[i];
NSString *key = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getName(ivar)];
id value = [self valueForKey:key];
[aCoder encodeObject:value forKey:key];
}
free(ivarList); //释放指针
}
测试如下：
//--测试归档
Person *per = [[Person alloc] init];
per.name = @"zhagnsan";
per.age = 18;
NSString *temp = NSTemporaryDirectory();
NSString *fileTemp = [temp stringByAppendingString:@"person.archive"];
[NSKeyedArchiver archiveRootObject:ps toFile:fileTemp];
//--测试解档
NSString *temp = NSTemporaryDirectory();
NSString *fileTemp = [temp stringByAppendingString:@"person.henry"];
Person *person = [NSKeyedUnarchiver unarchiveObjectWithFile:fileTemp];
NSLog(@"person-name:%@，person-age:%ld",person.name,person.age);
//person-name:zhagnsan，person-age:18
6.3 实现字典与模型的转换
字典数据转模型的操作在项目开发中很常见，通常我们会选择第三方如YYModel；其实我们也可以自己来实现这一功能，主要的思路有两种：KVC、Runtime，总结字典转化模型过程中需要解决的问题如下：
字典转模型
现在，我们使用Runtime来实现字典转模型的操作，大致的思路是这样：
借助Runtime可以动态获取成员列表的特性，遍历模型中所有属性，然后以获取到的属性名为key，在JSON字典中寻找对应的值value；再将每一个对应Value赋值给模型，就完成了字典转模型的目的。
首先准备下面的JSON数据用于测试：
{
"id":"2462079046",
"name": "梧雨北辰",
"age":"18",
"weight":140,
"address":{
"country":"中国",
"province": "河南"
},
"courses":[{
"name":"Chinese",
"desc":"语文课"
},{
"name":"Math",
"desc":"数学课"
},{
"name":"English",
"desc":"英语课"
}
]
}
具体的代码实现流程如下：
步骤1：创建NSObject的类目NSObject+ZSModel，用于实现字典转模型
@interface NSObject (ZSModel)
+ (instancetype)zs_modelWithDictionary:(NSDictionary *)dictionary;
@end
//ZSModel协议，协议方法可以返回一个字典，表明特殊字段的处理规则
@protocol ZSModel
@optional
+ (nullable NSDictionary *)modelContainerPropertyGenericClass;
@end;
#import "NSObject+ZSModel.h"
#import
@implementation NSObject (ZSModel)
+ (instancetype)zs_modelWithDictionary:(NSDictionary *)dictionary{
//创建当前模型对象
id object = [[self alloc] init];
//1.获取当前对象的成员变量列表
unsigned int count = 0;
Ivar *ivarList = class_copyIvarList([self class], &count);
//2.遍历ivarList中所有成员变量，以其属性名为key，在字典中查找Value
for (int i= 0; i @"name"
ivarType = [ivarType stringByReplacingOccurrencesOfString:@"\"" withString:@""];
//3.2去除@符号
ivarType = [ivarType stringByReplacingOccurrencesOfString:@"@" withString:@""];
//4.对特殊成员变量进行处理：
//判断当前类是否实现了协议方法，获取协议方法中规定的特殊变量的处理方式
NSDictionary *perpertyTypeDic;
if([self respondsToSelector:@selector(modelContainerPropertyGenericClass)]){
perpertyTypeDic = [self performSelector:@selector(modelContainerPropertyGenericClass) withObject:nil];
}
//4.1处理：字典的key与模型属性不匹配的问题，如id->uid
id anotherName = perpertyTypeDic[propertyName];
if(anotherName && [anotherName isKindOfClass:[NSString class]]){
value = dictionary[anotherName];
}
//4.2.处理：模型嵌套模型
if ([value isKindOfClass:[NSDictionary class]] && ![ivarType hasPrefix:@"NS"]) {
Class modelClass = NSClassFromString(ivarType);
if (modelClass != nil) {
//将被嵌套字典数据也转化成Model
value = [modelClass zs_modelWithDictionary:value];
}
}
//4.3处理：模型嵌套模型数组
//判断当前Vaue是一个数组，而且存在协议方法返回了perpertyTypeDic
if ([value isKindOfClass:[NSArray class]] && perpertyTypeDic) {
Class itemModelClass = perpertyTypeDic[propertyName];
//封装数组：将每一个子数据转化为Model
NSMutableArray *itemArray = @[].mutableCopy;
for (NSDictionary *itemDic in value) {
id model = [itemModelClass zs_modelWithDictionary:itemDic];
[itemArray addObject:model];
}
value = itemArray;
}
//5.使用KVC方法将Vlue更新到object中
if (value != nil) {
[object setValue:value forKey:propertyName];
}
}
free(ivarList); //释放C指针
return object;
}
@end
步骤2：分别创建各个数据模型Student、Address、Course
Student类：
//Student.h文件
#import "NSObject+ZSModel.h"
#import "AddressModel.h"
#import "CourseModel.h"
@interface StudentModel : NSObject //遵循协议
//普通属性
@property (nonatomic, copy) NSString *uid;
@property(nonatomic,copy)NSString *name;
@property (nonatomic, assign) NSInteger age;
//嵌套模型
@property (nonatomic, strong) AddressModel *address;
//嵌套模型数组
@property (nonatomic, strong) NSArray *courses;
@end
#import "StudentModel.h"
@implementation StudentModel
+ (NSDictionary *)modelContainerPropertyGenericClass {
//需要特别处理的属性
return @{@"courses" : [CourseModel class],@"uid":@"id"};
}
@end
Address类：
//AddressModel.h文件
@interface AddressModel : NSObject
@property (nonatomic, copy) NSString *country; //国籍
@property (nonatomic, copy) NSString *province; //省份
@property (nonatomic, copy) NSString *city; //城市
@end
//-----------------优美的分割线------------------------
//AddressModel.m文件
#import "AddressModel.h"
@implementation AddressModel
@end
Course类：
//读取JSON数据
NSDictionary *jsonData = [FileTools getDictionaryFromJsonFile:@"Student"];
NSLog(@"%@",jsonData);
//字典转模型
StudentModel *student = [StudentModel zs_modelWithDictionary:jsonData];
CourseModel *courseModel = student.courses[0];
NSLog(@"%@",courseModel.name);
步骤4：测试字典转模型操作
//读取JSON数据
NSDictionary *jsonData = [FileTools getDictionaryFromJsonFile:@"Student"];
NSLog(@"%@",jsonData);
//字典转模型
StudentModel *student = [StudentModel zs_modelWithDictionary:jsonData];
CourseModel *courseModel = student.courses[0];
NSLog(@"%@",courseModel.name);
效果如下：
image.png