Objective-C runtime初识

Objective-C Runtime

Describes the macOS Objective-C runtime library support functions and data structures.

Overview(概述)

以下是官方文档中对Runtime给出的定义
The Objective-C runtime is a runtime library that provides support for the dynamic properties of the Objective-C language, and as such is linked to by all Objective-C apps.
正式runtime这一个库给予了Objective-C language动态的属性, 所有的OC App都可以直接使用它

You typically don't need to use the Objective-C runtime library directly when programming in Objective-C. This API is useful primarily for developing bridge layers between Objective-C and other languages, or for low-level debugging.
一般programming时不会直接使用到runtime库, runtime这一功能或者属性一般用在跨域语言编程, 或者在较底层的debug中
Note

All char * in the runtime API should be considered to have UTF-8 encoding.
在runtime API中所有char类型都是以UTF-8编码的

以上是文档中对runtime做的一些简单介绍

经过之前看过的其他人对runtime的经验总结和自己的实践, 目前对Runtime的概念:

消息动态解析
消息重定向
消息转发

动态解析在运行时(程序运行中)动态地:
给类中的已经定义但尚未实现的方法, 动态地绑定实现方法
给类增加或绑定既未定义也未实现方法, 说简单就是给类增加方法

文档中接下来是runtime方法的介绍, 我们在暂停在这里先对上面几个概念做一个简单的说明

在之前必要我们先来看下[receiver message];这句话的实现过程, 也就是消息机制是如何在运作的

struct objc_class {
    Class isa  OBJC_ISA_AVAILABILITY;
#if !__OBJC2__
    Class super_class                                        OBJC2_UNAVAILABLE;
    const char *name                                         OBJC2_UNAVAILABLE;
    long version                                             OBJC2_UNAVAILABLE;
    long info                                                OBJC2_UNAVAILABLE;
    long instance_size                                       OBJC2_UNAVAILABLE;
    struct objc_ivar_list *ivars                             OBJC2_UNAVAILABLE;
    struct objc_method_list **methodLists                    OBJC2_UNAVAILABLE;
    struct objc_cache *cache                                 OBJC2_UNAVAILABLE;
    struct objc_protocol_list *protocols                     OBJC2_UNAVAILABLE;
#endif
} OBJC2_UNAVAILABLE;

每一个NSObject对象都有成员变量列表, 方法列表, 缓存, 接口列表
方法列表中存储方法的指针(IMP)
缓存中存储的是曾经被调用的方法

[receiver message];会被转换成消息发送的模式:

id objc_msgSend(id self, SEL _cmd, …);

当对象接收到消息时会按照以下顺序依次检查, 在任何一个环节如果被响应则结束否则报错
-> 对象接收到消息
-> 查看缓存中是否有匹配的方法, 如果有则响应否则继续
-> 查看方法列表中是否有匹配的方法, 如果有则响应否则继续
-> 查看父类中是否有匹配的方法, 如果有则响应否则继续
->进入动态解析 + (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel, 如果有指定动态解析方法则响应否则继续
->进入消息重定向 - (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector, 如果有指定消息接收对象则将消息转由接收对象响应否则继续
->开始消息转发 - (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation, 如果有指定转发对象则转发给该对象响应, 否则抛出异常

再消息转发前我们有两次机会来修改或者设定对象方法的实现

下面再逐一说说
动态解析
假如我们有一个ClassA, 在它的头文件中我们定义了一个- (void)printName;方法, 但我们并没有在.m文件中让它实现
如果我们直接在Viewcontroller中使用[[ClassA new] printName];程序不会出错但也不会做任何事情
我们可以重写resolveInstanceMethod:或者resolveClassMethod:方法, 在这里我们给printName方法添加实现

/**
 要动态绑定的方法

 @param self 要绑定方法的对象
 @param _cmd 方法信息
 */
void dynamicMethodIMP(id self, SEL _cmd) {
    
    NSLog(@"SEL: %s method is added", sel_getName(_cmd));
    NSLog(@"Name: Jackey");
}


/**
 动态绑定和解析方法

 @param sel 方法信息
 @return 是否已经处理该方法
 */
+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel {
    
    NSLog(@"SEL: %s method does not exist", sel_getName(sel));
    
    if (sel == @selector(printName)) {
        
        class_addMethod ([self class], sel, (IMP) dynamicMethodIMP, "v@:");
        return YES;
    }
    
    return [super resolveInstanceMethod:sel];
}

这样我们再运行[[ClassA new] printName];就会输出Name: Jackey

重定向:

如果经过动态解析后, 消息还没有被响应就会进入到重定向阶段

我们可以重写- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector将消息重定向给可以响应的对象

/**
 方法重定向

 @param aSelector 方法信息
 @return 返回重定向后要相应的对象
 */
- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector {
    
    NSLog(@"Current class can't response to SEL: %s", sel_getName(aSelector));
    
    if (aSelector == @selector(printRightName)) {
        
        NSLog(@"Forward to target: %@", [ClassB class]);
        return [ClassB new];
    }
    
    return [super forwardingTargetForSelector:aSelector];
    
}

最后如果前面都没有处理就会进入到消息转发, 我们可以通过重写

- (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)selector;

- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation;

/**
 转发前, 获取方法签名

 @param selector 方法信息
 @return NSInvocation消息对象
 */
- (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)selector {
    
    NSString *sel = NSStringFromSelector(selector);
    if ([sel rangeOfString:@"set"].location == 0){
        
        return [NSMethodSignature signatureWithObjCTypes:"v@:@"];
    }
    else{
        
        return [NSMethodSignature signatureWithObjCTypes:"@@:"];
    }
}

/**
 转发

 @param anInvocation 消息对象
 */
- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation {
    
    NSLog(@"No class can't response to SEL: %s", sel_getName([anInvocation selector]));
    
    ClassC *c = [ClassC new];
    if ([c respondsToSelector:[anInvocation selector]]) {
        
        NSLog(@"method apply deliver to %@", [ClassC class]);
        [anInvocation invokeWithTarget:c];
    }
    
    else {
        
        [super forwardInvocation:anInvocation];
    }
}

消息的转发弥补了OC不能多继承的问题

最后我们来看下Method Swizzling

我们可以直接修改方法的指针, 让一个方法名指向其他的方法实现

Method ori_method = class_getInstanceMethod([ClassB class], @selector(printRightName));
Method my_method  = class_getInstanceMethod([ClassC class], @selector(printFamilyName));
    
method_exchangeImplementations(ori_method, my_method);
    
[[ClassB new] printRightName];

使用method_exchangeImplementation交换了两个对象方法的指针

printRightName执行的实际是printFamilyName

Objective-C runtime初识

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