RunTime简介

因为Objc是一门动态语言，所以它总是想办法把一些决定工作从编译连接推迟到运行时。也就是说只有编译器是不够的，还需要一个运行时系统 (runtime system) 来执行编译后的代码。这就是 Objective-C Runtime 系统存在的意义，它是整个Objc运行框架的一块基石。

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。对于C语言，函数的调用在编译的时候会决定调用哪个函数。对于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。

Runtime基本是用C和汇编写的，可见苹果为了动态系统的高效而作出的努力。你可以在这里下到苹果维护的开源代码。苹果和GNU各自维护一个开源的runtime版本，这两个版本之间都在努力的保持一致。

RunTime中主要使用的函数定义在message.h和runtime.h这两个文件中。 在message.h中主要包含了一些向对象发送消息的函数，这是OC对象方法调用的底层实现。

使用时，需要导入文件，导入如：

#import <objc/message.h>
#import <objc/runtime.h>

函数的定义

• 对对象进行操作的方法一般以object_开头
• 对类进行操作的方法一般以class_开头
• 对类或对象的方法进行操作的方法一般以method_开头
• 对成员变量进行操作的方法一般以ivar_开头
• 对属性进行操作的方法一般以property_开头开头
• 对协议进行操作的方法一般以protocol_开头

根据以上的函数的前缀 可以大致了解到层级关系。

对于以objc_开头的方法，则是runtime最终的管家，可以获取内存中类的加载信息,类的列表，关联对象和关联属性等操作。

RunTime使用

一、runtime本质，消息发送

方法调用的本质，就是让对象发送消息。
objc_msgSend,只有对象才能发送消息，因此以objc开头.
使用消息机制前提，必须导入#import <objc/message.h>
代码例子：

    // 创建person对象
    Person *p = [[Person alloc] init];
    
    // 调用对象方法
    [p eat];
    
    // 底层实现：让对象发送消息
    objc_msgSend(p, @selector(eat)); // Xcode5之后这里需要把 targets -> bulid Settings  搜索 msg 把objc_msgSend Calls YES 修改为 NO
    
    // 调用类方法的方式：三种
    // 第一种通过类名调用
    [Person eat];
    // 第二种通过类对象调用
    [[Person class] eat];
    // 第三种调用方法
    [Person performSelector:@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
    // 底层实现 让类对象发送消息
    objc_msgSend([Person class], @selector(eat));
    /**
     还有，我是怎么知道上面的方法的本质demo的呢，
     我们可以通过clang 命令来查看代码生成的CPP代码。
     最终代码,需要把当前代码重新编译,用xcode编译器,clang
     clang -rewrite-objc main.m 查看最终生成代码
     **/

二、runtime方法交换

交换方法实现的需求场景：
1、自己创建了一个功能性的方法，在项目中多次被引用，当项目的需求发生改变时，要使用另一种功能代替这个功能，要求是不改变旧的项目(也就是不改变原来方法的实现)。
2、可以做一些异常处理，防止APP崩溃处理，（数组越界等等）

可以在类的分类中，再写一个新的方法(是符合新的需求的),然后交换两个方法的实现。这样，在不改变项目的代码，而只是增加了新的代码 的情况下，就完成了项目的改进。

交换两个方法的实现一般写在类的load方法里面，因为load方法会在程序运行前加载一次，而initialize方法会在类或者子类在 第一次使用的时候调用，当有分类的时候会调用多次。
下面demo是从这里看到的

@implementation NSMutableArray (Safe)
+ (void)load
{
    [NSClassFromString(@"__NSArrayM") swapMethod:@selector(objectAtIndex:)
                                   currentMethod:@selector(ls_objectAtIndex:)];
 
}
// 实例方法的交换
+ (void)swapMethod:(SEL)originMethod currentMethod:(SEL)currentMethod;
{
    Method firstMethod = class_getInstanceMethod(self, originMethod);
    Method secondMethod = class_getInstanceMethod(self, currentMethod);
    method_exchangeImplementations(firstMethod, secondMethod);
}

- (id)ls_objectAtIndex:(NSUInteger)index
{
    if (index >= self.count)
    {
        NSLog(@"数组越界；；；；；；；；；；；；");
        return nil;
    }
    return [self ls_objectAtIndex:index];
}
@end

三、获取相关参数

1、获取成员变量，包括属性生成的成员变量

+ (NSArray *)fetchIvarList
{
    unsigned int count = 0;
    Ivar *ivarList = class_copyIvarList(self, &count);
    
    NSMutableArray *mutableList = [NSMutableArray arrayWithCapacity:count];
    for (unsigned int i = 0; i < count; i++)
    {
        NSMutableDictionary *dic = [NSMutableDictionary dictionaryWithCapacity:2];
        const char *ivarName = ivar_getName(ivarList[i]);
        const char *ivarType = ivar_getTypeEncoding(ivarList[i]);
        dic[@"type"] = [NSString stringWithUTF8String:ivarType];
        dic[@"ivarName"] = [NSString stringWithUTF8String:ivarName];
        
        [mutableList addObject:dic];
    }
    free(ivarList);
    return [NSArray arrayWithArray:mutableList];
}

2、获取类的属性列表，包括私有和公有属性，也包括分类中的属性

+ (NSArray *)fetchPropertyList
{
    unsigned int count = 0;
    objc_property_t *propertyList = class_copyPropertyList(self, &count);
    
    NSMutableArray *mutableList = [NSMutableArray arrayWithCapacity:count];
    for (unsigned int i = 0; i < count; i++)
    {
        const char *propertyName = property_getAttributes(propertyList[i]);
        [mutableList addObject:[NSString stringWithUTF8String:propertyName]];
    }
    free(propertyList);
    return [NSArray arrayWithArray:mutableList];
}

3、 获取对象方法列表：包括getter, setter, 分类中的方法等

+ (NSArray *)fetchInstanceMethodList
{
    unsigned int count = 0;
    Method *methodList = class_copyMethodList(self, &count);
    
    NSMutableArray *mutableList = [NSMutableArray arrayWithCapacity:count];
    for (unsigned int i = 0; i < count; i++)
    {
        Method method = methodList[i];
        SEL methodName = method_getName(method);
        [mutableList addObject:NSStringFromSelector(methodName)];
    }
    free(methodList);
    return [NSArray arrayWithArray:mutableList];
}

4、获取类方法列表 包括分类里面的

+ (NSArray *)fetchClassMethodList
{
    unsigned int count = 0;
    Method *methodList = class_copyMethodList(object_getClass(self), &count);
    
    NSMutableArray *mutableList = [NSMutableArray arrayWithCapacity:count];
    for (unsigned int i = 0; i < count; i++)
    {
        Method method = methodList[i];
        SEL methodName = method_getName(method);
        [mutableList addObject:NSStringFromSelector(methodName)];
    }
    free(methodList);
    return [NSArray arrayWithArray:mutableList];
}

5、获取协议列表，包括.h .m 和分类里的

+ (NSArray *)fetchProtocolList
{
    unsigned int count = 0;
    __unsafe_unretained Protocol **protocolList = class_copyProtocolList(self, &count);
    
    NSMutableArray *mutableList = [NSMutableArray arrayWithCapacity:count];
    for (unsigned int i = 0; i < count; i++ )
    {
        Protocol *protocol = protocolList[i];
        const char *protocolName = protocol_getName(protocol);
        [mutableList addObject:[NSString stringWithUTF8String:protocolName]];
    }
    
    return [NSArray arrayWithArray:mutableList];
}

四、关联对象

关联对象不是为类\对象添加属性或者成员变量(因为在设置关联后也无法通过ivarList或者propertyList取得) ，而是为类添加一个相关的对象，通常用于存储类信息，例如存储类的属性列表数组，为将来字典转模型的方便。
1、对象关联属性
列如，oc里面，类没有name 这个参数，我们可以给他添加一个name

// 定义关联的key
static const char *key = "name";
@implementation NSObject (RunTime)

- (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

// 调用
    // NSObject对象添加属性
    NSObject * object = [[NSObject alloc] init];
    object.name = @"gameover";
    NSLog(@"object  name =====%@",object.name);
// 打印 如下 
//2018-06-28 14:52:54.302050+0800 Test_runTime[23578:9984095] object  name ===== gameover

2、对象关联对象
动态添加方法会用到这两个api
objc_setAssociatedObject
第一个参数 id object, 当前对象
第二个参数 const void *key, 关联的key，是c字符串
第三个参数 id value, 被关联的对象的值
第四个参数 objc_AssociationPolicy policy关联引用的规则
objc_getAssociatedObject
第一个参数 id object, 当前对象
第二个参数 const void *key, 关联的key，是c字符串

- (void)viewDidLoad {
    //  对象添加关联对象
    //  列如btn 对象添加多个参数，
    UIButton * btn = [[UIButton alloc] initWithFrame:CGRectMake(100, 100, 100, 40)];
    btn.backgroundColor = [UIColor redColor];
    
    [self.view addSubview:btn];
    [btn addTarget:self action:@selector(btnClick:) forControlEvents:UIControlEventTouchUpInside];
    // 传递多参数
    objc_setAssociatedObject(btn, "yt_text", @"你好", OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC);
    objc_setAssociatedObject(btn, "yt_size", @"15", OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC);
}

// 点击按钮触发
- (void)btnClick:(UIButton*)btn
{
    NSString *yt_text = objc_getAssociatedObject(btn, "yt_text");
    NSString *yt_size = objc_getAssociatedObject(btn, "yt_size");
    NSLog(@"yt_text ==%@  yt_size ==%@",yt_text,yt_size);
}
// 打印 如下 
//2018-06-28 14:50:32.083111+0800 Test_runTime[23575:9981192] yt_text ==你好  yt_size ==15

五、动态添加方法

在开发中：如果一个类的方法非常多的时候，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

动态添加方法会用到这个api
class_addMethod
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

在使用[p performSelector:@selector(yt_sleep) withObject:nil]; 或者
的时候，由于 yt_sleep 这个方法在Person.m里面是没有实现的
所以，会崩溃。

所以只要在下面两个方法里面分别动态添加方法即可避免该问题
在调用没有实现的实例方法会触发这个方法
+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel;
在调用没有实现的类方法会触发这个方法
+(BOOL)resolveClassMethod:(SEL)sel;

#import <Foundation/Foundation.h>
@interface Person : NSObject

+ (void)eat;
- (void)eat;
+ (void)yt_sleep;
@end

#import "Person.h"
#import <objc/runtime.h>
#import <objc/message.h>

@implementation Person

- (void)eat
{
    NSLog(@"eat 方法调用");
}

+ (void)eat
{
    NSLog(@"eat 类方法调用");
}

//+ (void)yt_sleep
//{
//    NSLog(@"sleep 类方法调用");
//}

//当类调用一个没有实现的类方法就会到这里！！
+(BOOL)resolveClassMethod:(SEL)sel{
    NSLog(@"类方法 %@",NSStringFromSelector(sel));
    if (sel == @selector(yt_sleep)) {
        /*
         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(yt_sleep), (IMP)yt_sleep, "v@:"); // 这样会崩溃
        class_addMethod(objc_getMetaClass("Person"), @selector(yt_sleep), (IMP)yt_sleep, "v@:");
    }
    return [super resolveClassMethod:sel];
}

//当类调用一个没有实现的对象方法就会到这里！！
+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel
{
    NSLog(@"实例方法 %@",NSStringFromSelector(sel));
    if (sel == @selector(yt_sleep)) {
        // 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, sel, (IMP)yt_sleep, "v@:");
    }
    return [super resolveInstanceMethod:sel];
}

// 默认方法都有两个隐式参数，
void yt_sleep(id self,SEL sel)
{
    NSLog(@"%@ %@  睡觉了",self,NSStringFromSelector(sel));
}

@end


    //其他地方调用
    // 动态添加实例方法
    [p performSelector:@selector(yt_sleep) withObject:nil];
    // 动态添加类方法
    [Person performSelector:@selector(yt_sleep) withObject:nil];

六、字典转模型

MJExtension 里面就使用runTime来完成这些相应的操作的
下面是我的伪代码（没有mj那么精细）

#import <Foundation/Foundation.h>

@interface User : NSObject
@property (nonatomic ,strong) NSString * id;
@property (nonatomic ,strong) NSString * name;
@property (nonatomic ,strong) NSString * sex;
@property (nonatomic ,strong) NSString * age;
@property (nonatomic ,strong) NSString * height;
@property (nonatomic ,strong) NSString * weight;
+ (instancetype)modelWithDict:(NSDictionary *)dict;
@end


#import "User.h"
#import <objc/runtime.h>
@implementation User
// Ivar:成员变量 以下划线开头
// Property:属性
+ (instancetype)modelWithDict:(NSDictionary *)dict
{
    id objc = [[self alloc] init];
    
    // runtime:根据模型中属性,去字典中取出对应的value给模型属性赋值
    // 1.获取模型中所有成员变量 key
    // 获取哪个类的成员变量
    // count:成员变量个数
    unsigned int count = 0;
    // 获取成员变量数组
    Ivar *ivarList = class_copyIvarList(self, &count);
    
    // 遍历所有成员变量
    for (int i = 0; i < count; i++) {
        // 获取成员变量
        Ivar ivar = ivarList[i];
        
        // 获取成员变量名字
        NSString *ivarName = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getName(ivar)];
        // 获取成员变量类型
        NSString *ivarType = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getTypeEncoding(ivar)];
        // @\"User\" -> User
        ivarType = [ivarType stringByReplacingOccurrencesOfString:@"\"" withString:@""];
        ivarType = [ivarType stringByReplacingOccurrencesOfString:@"@" withString:@""];
        // 获取key
        NSString *key = [ivarName substringFromIndex:1];
        
        // 去字典中查找对应value
        // key:user  value:NSDictionary
        
        id value = dict[key];
        
        // 二级转换:判断下value是否是字典,如果是,字典转换层对应的模型
        // 并且是自定义对象才需要转换
        if ([value isKindOfClass:[NSDictionary class]] && ![ivarType hasPrefix:@"NS"]) {
            // 字典转换成模型 userDict => User模型
            // 转换成哪个模型
            
            // 获取类
            Class modelClass = NSClassFromString(ivarType);
            
            value = [modelClass modelWithDict:value];
        }
        
        // 给模型中属性赋值
        if (value) {
            [objc setValue:value forKey:key];
        }
    }
    return objc;
}
@end
// 其他地方调用
    // 字典转模型
    NSDictionary * dict = @{ @"id" : @"1235",
                            @"name" : @"帅哥",
                            @"sex" : @"男",
                            @"age" : @"18",
                            @"height" : @"180cm",
                            @"weight" : @"70kg",
                            @"good" : @"eat",
                            @"money" : @"10000",
                            @"sport" : @"basketball"};
    
    
    User * user = [User modelWithDict:dict];
    NSLog(@"id =%@  name =%@ sex =%@ age =%@ height =%@ weight =%@",user.id,user.name,user.sex,user.age,user.height,user.weight);

打印如下
2018-06-28 17:00:07.724910+0800 Test_runTime[23654:10029472] id =1235 name =帅哥 sex =男 age =18 height =180cm weight =70kg

QQ20180628-170248.png

以上是本人的浅见，如有错误，望各位多多指正😘