Runtime 04 - 应用（动态创建类、交换方法）

Runtime 04 - 应用（动态创建类、交换方法）

动态创建类

需要创建的类结构如下

// 人的抽象模型
@interface Person : NSObject

@property (nonatomic, copy) NSString *name;
@property (nonatomic, assign) int age;

- (void)sayHello;
- (void)run;

@end

@implementation Person

- (void)sayHello {
    NSLog(@"Hi，我是%@，我今年%d了！", self.name, self.age);
}

- (void)run {
    NSLog(@"我跑啊跑啊跑啊跑。。。");
}

@end

// 歌唱家
@protocol Singer

- (void)sing;

@end

// 歌唱明星
@interface Star : Person <Singer>
{
    @public
    NSString *_company;
}
@end

@implementation Star

- (void)sing {
    NSLog(@"la la la so mi ~");
}

@end

动态创建类的示例

先定义一些全局函数，后面用作 Person 类的属性方法：

// 从一个 Class 对象中获取实例变量
#define GetIvar(class, name) class_getInstanceVariable(class, name)

// Person 类 name 属性的 getter
NSString* name(id self, SEL _cmd) {
    return object_getIvar(self, GetIvar([self class], "_name"));
}

// Person 类 name 属性的 setter
void setName(id self, SEL _cmd, NSString *name) {
    return object_setIvar(self, GetIvar([self class], "_name"), name);
}

// Person 类 age 属性的 getter
int age(id self, SEL _cmd) {
    return [object_getIvar(self, GetIvar([self class], "_age")) intValue];
}

// Person 类 age 属性的 setter
void setAge(id self, SEL _cmd, int age) {
    return object_setIvar(self, GetIvar([self class], "_age"), @(age));
}

用 Runtime 动态创建一个 Person 类

void allocatePersonClass() {
    // 创建 Person 类
    Class class = objc_allocateClassPair([NSObject class], "Person", 0);

    // 为 name 属性添加成员变量
    class_addIvar(class, "_name", sizeof(NSString*), 1, @encode(NSString));
    // 为 age 属性添加成员变量
    class_addIvar(class, "_age", sizeof(int), 2, @encode(int));

    // 为 name 属性添加 getter、setter
    class_addMethod(class, sel_registerName("name"), (IMP)name, "@16@0:8");
    class_addMethod(class, sel_registerName("setName:"), (IMP)setName, "v24@0:8@16");

    // 为 age 属性添加 getter、setter
    class_addMethod(class, sel_registerName("age"), (IMP)age, "i16@0:8");
    class_addMethod(class, sel_registerName("setAge:"), (IMP)setAge, "v20@0:8i16");
    
    // 为 Person 类添加 name 属性
    objc_property_attribute_t nameAttrs[] = {
        {"T", "@\"NSString\""}, // 类型：NSString
        {"N", ""},              // 原子性：nonatomic
        {"C", ""},              // 内存管理：copy
        {"V", "_name"}          // 变量名：_name
    };
    class_addProperty(class, "name", nameAttrs, 4);

    // 为 Person 类添加 age 属性
    const objc_property_attribute_t ageAttrs[] = {
        {"T", "i"},             // 类型：int
        {"N", ""},              // 原子性：nonatomic
        {"V", "_age"}           // 变量名：_age
    }; // 内存管理：默认 assign
    class_addProperty(class, "age", ageAttrs, 3);

    // 为 Person 类添加一个 sayHello 方法
    class_addMethod(class, sel_registerName("sayHello"), (IMP)sayHello, "v16@0:8");

    // 通过 Block 的方式为 Person 类添加一个 run 方法
    class_addMethod(class, sel_registerName("run"), imp_implementationWithBlock(^(id self, SEL _cmd) {
        NSLog(@"我跑啊跑啊跑啊跑。。。");
    }), "v16@0:8");

    // 注册 Person 类
    objc_registerClassPair(class);
}

用 Runtime 动态创建一个 Singer 协议

void allocateSingerProtocol() {
    // 创建 Singer
    Protocol *protocol = objc_allocateProtocol("Singer");
    // 为 Singer 协议添加一个 sing 实例方法
    protocol_addMethodDescription(protocol, sel_registerName("sing"), "v16@0:8", YES, YES);
    // 注册 Singer 协议
    objc_registerProtocol(protocol);
}

用 Runtime 动态创建一个 Star 类

void allocateStarClass() {
    // 创建 Star 类，继承自 Person 类
    Class class = objc_allocateClassPair(objc_getClass("Person"), "Star", 0);
    // 为 Star 类添加 Singer 协议
    class_addProtocol(class, objc_getProtocol("Singer"));

    // 为 Star 类添加一个 _company 成员变量
    class_addIvar(class, "_company", sizeof(NSString*), 3, @encode(NSString));

    // 为 Start 类实现 Singer 协议中的 sing 方法
    class_addMethod(class, sel_registerName("sing"), imp_implementationWithBlock(^(id self, SEL _cmd) {
        NSLog(@"la la la so mi ~");
    }), "v16@0:8");

    // 注册 Star 类
    objc_registerClassPair(class);
}

用 Runtime API 查看 Person 类的结构

  • 查看成员变量：

    void lookIvars(Class class) {
    unsigned count;
    Ivar *ivars = class_copyIvarList(class, &count); // 成员变量列表

    for (int i = 0; i < count; i++) {
        Ivar ivar = ivars[i]; // 成员变量
        const char *name = ivar_getName(ivar); // 变量名
        const char *typeEncoding = ivar_getTypeEncoding(ivar); // 类型编码
        ptrdiff_t offset = ivar_getOffset(ivar); // 偏移量
        printf("%s %s %zd\n", name, typeEncoding, offset);
    }

    free(ivars);
}

  • 查看属性：

    void lookProperties(Class class) {
    unsigned int count;
    objc_property_t *properties = class_copyPropertyList(class, &count); // 属性列表

    for (int i = 0; i < count; i++) {
        objc_property_t property = properties[i]; // 属性
        const char *name = property_getName(property); // 属性名
        const char *attrs_desc = property_getAttributes(property); // 属性描述
        printf("%s %s\n", name, attrs_desc);

        unsigned attrsCount;
        objc_property_attribute_t *attrs = property_copyAttributeList(property, &attrsCount); // 描述属性的属性列表

        for (int j = 0; j < attrsCount; j++) {
            objc_property_attribute_t attr = attrs[j]; // 描述属性的属性
            printf("%s %s\n", attr.name, attr.value); // name：名称，value：值
        }

        printf("\n");
    }

    free(properties);
}

  • 查看方法：

    void lookMethods(Class class) {
    unsigned int count;
    Method *methods = class_copyMethodList(class, &count); // 方法列表

    for (int i = 0; i < count; i++) {
        Method method = methods[i]; // 方法
        const char *name = sel_getName(method_getName(method)); // 方法名
        const char *typeEncoding = method_getTypeEncoding(method); // 类型编码
        printf("%s %s\n", name, typeEncoding);
    }

    free(methods);
}

allocatePersonClass();
Class class = objc_getClass("Person");

printf("\n---- 变量 ----\n");
lookIvars(class);

printf("\n---- 属性 ----\n");
lookProperties(class);

printf("\n---- 方法 ----\n");
lookMethods(class);

通过打印结果可以看到动态创建的类结构正常。


使用 Star 创建对象，并访问属性、成员变量、方法

allocatePersonClass();
allocateSingerProtocol();
allocateStarClass();

Class class = objc_getClass("Star");
id star = [[class alloc] init];

[star setValue:@"锅盖" forKey:@"name"];
NSString *name = [star valueForKey:@"name"];

[star setValue:@22 forKey:@"age"];
int age = [[star valueForKey:@"age"] intValue];

object_setIvar(star, GetIvar(class, "_company"), @22);
NSString *company = object_getIvar(star, GetIvar(class, "_company"));

NSLog(@"Star：%@, %d, %@", name, age, company);

[star performSelector:NSSelectorFromString(@"sayHello")];
[star performSelector:NSSelectorFromString(@"run")];
[star performSelector:NSSelectorFromString(@"sing")];

通过打印结果可以看到 Star 可以正常使用。


交换方法实现

需求是为所有 ViewController 的生命周期方法进行埋点，可以通过 Runtime 已少量的代码实现，并且不需要在每个 ViewController 的生命周期方法中增加代码。

@interface UIViewController (Hook)

@end

@implementation UIViewController (Hook)

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

- (void)hook_viewDidLoad {
    // do someting...
    [self hook_viewDidLoad];
}

@end

objc_property_attribute_t

用来描述一个属性的类型、读写性、内存管理、原子性、变量名。

typedef struct {
     const char * _Nonnull name;
     const char * _Nonnull value;
 } objc_property_attribute_t;

  • 类型：

    • name：T
    • value：
      • 基本数据类型：i - int，f - float，d - double，q - NSInteger，Q - NSUInteger
      • id：@
      • 对象类型：@"ClassName"，例如 @"NSString"
      • Block：@?

  • 读写性：

    • name：readwrite - 无（默认），readonly - R
    • value：""

  • 内存管理：

    • name：assign - 无（基本数据类型时为默认），strong - &（对象类型时为默认），weak - W，copy - C
    • value：""

  • 原子性：

    • name：atomic - 无（默认），nonatomic - N
    • value：""

  • 变量名：

    • name：V
    • value：变量名

使用 property_getAttributes() 函数获取的是一个属性所有 objc_property_attribute_t 的字符串拼接：

  • 类型、读写性、内存管理、原子性、变量名。
  • (attr1.name + attr1.value), (attr2.name + attr2.value)
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