iOS RunTime解析

什么是Runtime

  • 我们的代码在运行过程中都会转化为runtime的C代码执行。如[target doSomething]都会被转化为 objc_msgSend(target, @selector(doSomething))。
  • OC中一切都被设计成了对象，我们都知道一个类被初始化成一个实例，这个实例是一个对象。实际上一个类本质上也是一个对象，在runtime中用结构体表示。
  • 相关定义
// 描述类中的一个方法
typedef struct objc_method *Method;
// 实例变量
typedef struct objc_ivar *Ivar;
// 类别Category
typedef struct objc_category *Category;
// 类中声明的属性
typedef struct objc_property *objc_property_t;
  • 获取列表
    我们可以通过runtime的一系列方法获取类的一些信息（包括属性列表，方法列表，成员变量列表，和遵循的协议列表）。
unsigned int count;
    //获取属性列表
    objc_property_t *propertyList = class_copyPropertyList([self class], &count);
    for (unsigned int i=0; i<count; i++) {
        const char *propertyName = property_getName(propertyList[i]);
        NSLog(@"property---->%@", [NSString stringWithUTF8String:propertyName]);
    }

    //获取方法列表
    Method *methodList = class_copyMethodList([self class], &count);
    for (unsigned int i; i<count; i++) {
        Method method = methodList[i];
        NSLog(@"method---->%@", NSStringFromSelector(method_getName(method)));
    }

    //获取成员变量列表
    Ivar *ivarList = class_copyIvarList([self class], &count);
    for (unsigned int i; i<count; i++) {
        Ivar myIvar = ivarList[i];
        const char *ivarName = ivar_getName(myIvar);
        NSLog(@"Ivar---->%@", [NSString stringWithUTF8String:ivarName]);
    }

    //获取协议列表
    __unsafe_unretained Protocol **protocolList = class_copyProtocolList([self class], &count);
    for (unsigned int i; i<count; i++) {
        Protocol *myProtocal = protocolList[i];
        const char *protocolName = protocol_getName(myProtocal);
        NSLog(@"protocol---->%@", [NSString stringWithUTF8String:protocolName]);
    }

objc_msgSend消息发送

    //调用方法
     (
       (
        void (*)(id, SEL)//返回值void   （*）（任意类型，方法）
       )
       objc_msgSend
     )
     ( //对象，方法名
       [[Person alloc]init], sel_registerName("eat")
     );
    
    //调用传参
    (
        (
            void (*)(id, SEL, NSString *) //返回值void   （*）（任意类型，方法名，传入参数）
        )
        objc_msgSend
    )
    (   //对象，方法名，传入参数
        [[Person alloc] init], sel_registerName("eat:"), @"geyang"
    );
    
    //调用传参有返回值
    NSString *name =(
                        (
                            NSString* (*)(id, SEL, NSString *) //返回值NSString*   （*）（任意类型，方法名，传入参数）
                        )
                        objc_msgSend
                    )
                    (   //对象，方法名，传入参数
                        [[Person alloc] init], sel_registerName("whoeat:"), @"geyang"
                    );
    NSLog(@"%@", name);

Person.m

- (void)eat{
    NSLog(@"吃");
}

- (void)eat:(NSString *)name{
    NSLog(@"%@", name);
}

- (NSString *)whoeat:(NSString *)name{
    return name;
}

动态添加方法

  • 方法调用的过程
    1.首先，在相应操作的对象中的缓存方法列表中找调用的方法，如果找到，转向相应实现并执行。
    2.如果没找到，在相应操作的对象中的方法列表中找调用的方法，如果找到，转向相应实现执行。
    3.如果没找到，去父类指针所指向的对象中执行1，2.
    4.以此类推，如果一直到根类还没找到，转向拦截调用。
    5.如果没有重写拦截调用的方法，程序报错。
  • 拦截调用
    方法调用中说到没有找到方法会转向拦截调用。
    拦截调用就是，在找不到调用的方法程序奔溃之前，你有机会通过重写NSObject的四个方法来处理。
//调用一个不存在的 类方法触发
  +(BOOL)resolveClassMethod:(SEL)sel;
//调用一个不存在的 实例方法触发
 + (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel;
/*
       重定向
       当resolveInstanceMethod方法没有处理，
       即返回NO或者直接返回了YES而没有添加方法，该方法被调用
   */
 - (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector;
/*
       消息转发
       当重定向方法返回了nil，则methodSignatureForSelector会被调用
       系统会询问我们要一个合法的『类型编码(Type Encoding)』
   */
 - (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector;
//当实现了此方法后，-doesNotRecognizeSelector: 将不会被调用
// 在这里进行消息转发
 - (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation;
image.png
  • 实例
  MethodOne *method = [[MethodOne alloc]init];
//要求执行addMethod方法  但是类中没有声明该方法
 [method performSelector:@selector(addMethod) withObject:nil];

MethodOne.m

     /**
     动态添加eat方法
     第一个参数cls：给哪个类添加方法
     第二个参数name：添加方法的方法编号
     第三个参数imp：添加方法的函数实现（函数地址）
     第四个参数types：函数的类型
     v  :表示函数的返回值void
     @  :表示参数id self
     :  :表示SEL对象
     */
//没有找到addMethod方法后触发
 + (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel{
    //判断名称是否一致（是否应没有addMethod方法而触发）
    if ([NSStringFromSelector(sel) isEqualToString:@"addMethod"]) {
        //动态添加一个方法dynamicAddMethod
        class_addMethod(self, sel, (IMP)dynamicAddMethod, "v@");
    }
    return YES;
}
//定义动态添加的方法
void dynamicAddMethod(id self, SEL _cmd, NSString *string){
    NSLog(@"这是动态添加的方法");
}
在没有找到`addMethod`方法时，
触发了`+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel`方法 
我们动态的添加一个方法。
那么就会执行 dynamicAddMethod 方法

当resolveInstanceMethod方法没有处理， 即返回NO或者直接返回了YES而没有添加方法，我们可以做重定向处理

//我们可以指定一个可以响应该方法的对象。返回self则会死循环。
 - (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector{
    if (aSelector == @selector(addMethod:)) {
        //注意：Person类中定义了一个方法：-(void) addMethod;
        return [[Person alloc] init];
    }
    return [super forwardingTargetForSelector:aSelector];
}
那么就会执行 Person 类中的 addMethod 方法

当重定向方法返回了nil，我们可以做最后一步处理：消息转发

//方法会被调用，系统会询问我们要一个合法的类型编码
//若返回 nil，则不会进入下一步，而是无法处理消息
 - (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector{
    return [NSMethodSignature signatureWithObjCTypes:"v@"];
}
//转发
 - (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation{
    //重新设置方法的选择器
    [anInvocation setSelector:@selector(jus)];
    //指定消息的接受者
    [anInvocation invokeWithTarget:self];
}
 - (void)jus{
    NSLog(@"这是转发后的执行输出");
}
那么就会执行jus方法

关联对象

现在你准备用一个系统的类，但是系统的类并不能满足你的需求，你需要额外添加一个属性。这种情况的一般解决办法就是继承。但是，只增加一个属性，就去继承一个类，总是觉得太麻烦类。这个时候，runtime的关联属性就发挥它的作用了。
首先创建一个UIButton的分类 UIButton+GYButton

UIButton+GYButton.h

#import <UIKit/UIKit.h>
//在分类中添加一个按钮点击事件的block回调
typedef void(^Click)(UIButton *sender);

@interface UIButton (GYButton)
@property (nonatomic, copy) Click click;
@property (nonatomic, strong) NSString *names;//添加属性
@end

UIButton+GYButton.m

//首先定义一个全局变量，用它的地址作为关联对象的key
static id obj;

//手动添加属性names的getter与setter方法
- (NSString *)names{
    return objc_getAssociatedObject(self, &name);
}
- (void)setNames:(NSString *)names{
    //设置关联对象
    objc_setAssociatedObject(self, &name, names, OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC);
}

//按钮点击事件的block回调
- (void)setClick:(Click)click{
    /*
     object : 源对象
     key : 关联的键，objc_getAssociatedObject 方法通过不同的 key 即可取出对应的被关联对象
     value : 被关联的对象(当前要被替换的)
     policy : 是一个枚举值，表示关联对象的行为 copy/retain/nonatomic...
     */
    //设置关联对象
    objc_setAssociatedObject(self, &button, click, OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC);
    if (click) {
        [self addTarget:self action:@selector(buttonClick:) forControlEvents:UIControlEventTouchUpInside];
    }
}
- (Click)click{
    return objc_getAssociatedObject(self, &button);
}
//按钮的点击事件
- (void)buttonClick:(UIButton *)sender{
    if (self.click) {
        self.click(sender);
    }
}

调用

//4.给分类添加属性
    UIButton *btn = [[UIButton alloc]initWithFrame:CGRectMake(30, 30, 50, 50)];
    btn.backgroundColor = [UIColor lightGrayColor];
    [btn setTitle:@"Click" forState:UIControlStateNormal];
    btn.names = @"123";
    NSLog(@"%@", btn.names);//输出123
    //按钮的点击事件 不需要再使用addTarget方法
    btn.click = ^(UIButton *sender){
        NSLog(@"点击了按钮:%@", sender.titleLabel.text);
    };

方法交换

方法交换，顾名思义，就是将两个方法的实现交换。例如，将A方法和B方法交换，调用A方法的时候，就会执行B方法中的代码，反之亦然。

首先创建一个UIImage的分类UIImage+GYImage

UIImage+GYImage.m

//load方法会在类第一次加载的时候被调用,调用的时间比较靠前，适合在这个方法里做方法交换
+ (void)load{
    //方法交换应该被保证，在程序中只会执行一次
    static dispatch_once_t onceToken;
    dispatch_once(&onceToken, ^{
        //获取交换后方法
        Method GYimageName = class_getClassMethod(self, @selector(GYimageName:));
        
        //获取交换原的方法
        Method imageName = class_getClassMethod(self, @selector(imageNamed:));
        
        //交换方法 （新方法，旧方法）
        method_exchangeImplementations(GYimageName, imageName);
    });
}

// 不能在分类中重写系统方法imageNamed，因为会把系统的功能给覆盖掉，而且分类中不能调用super.
+ (instancetype)GYimageName:(NSString *)name{
    UIImage *image = [self GYimageName:name];
    if (image == nil) {
        NSLog(@"未加载到图片");
    }
    return image;
}

调用

UIImage *image = [UIImage imageNamed:@"123"];
//如果没有名为123的图片，则会打印出 “未加载到图片”。
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