01_Runtime

一、runtime简介

  • RunTime简称运行时。OC就是运行时机制，也就是在运行时候的一些机制，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。
  • 事实证明：
  • 在编译阶段，OC可以调用任何函数，即使这个函数并未实现，只要声明过就不会报错。
  • 在编译阶段，C语言调用未实现的函数就会报错。

二、runtime作用

1.发送消息

  • 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>
  • 消息机制简单使用
  • clang -rewrite-objc main.m 查看最终生成代码
/**
//原始代码
NSObject *obj = [[NSObject alloc] init];
obj = [obj init];
//clang命令最终生成的代码
NSObject *obj = ((NSObject *(*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend)((id)((NSObject *(*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend)((id)objc_getClass("NSObject"), sel_registerName("alloc")), sel_registerName("init"));
obj = ((NSObject *(*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend)((id)obj, sel_registerName("init"));

*/

  // 创建person对象
    Person *p = [[Person alloc] init];
    
    // 调用对象方法
    [p eat];
    
    // 本质：让对象发送消息
    objc_msgSend(p, @selector(eat));

    // 调用类方法的方式：两种
    // 第一种通过类名调用
    [Person eat];
    // 第二种通过类对象调用
    [[Person class] eat];
    
    // 用类名调用类方法，底层会自动把类名转换成类对象调用
    // 本质：让类对象发送消息
    objc_msgSend([Person class], @selector(eat));
  • 创建对象，并初始化
Person *p = objc_msgSend(objc_getClass("Person"), sel_registerName("alloc"));

p = objc_msgSend(p , sel_registerName("init"));
/**
参数一：对象
参数二：方法的消息体
参数三及后面参数  :  被调方法需要传递的参数 
*/

objc_msgSend(p, @selector(run:) , 20);
  1. xcode6 之后苹果不推荐使用runtime,如果不进行强制转换--> ((NSObject ()(id, SEL))(void *)objc_msgSend) ,objc_msgSend()方法提示是没有参数的，需要配置：
  2. 项目Targets --> Build Setting --> Apple LLVM 7.0 - Preprocessing --> Enable Strict Checking of objc_msgSend Calls -- >右边设置为NO
  • 方法调用流程
  • 方法存放位置：1对象方法：类对象的方法列表。2类方法：元类中的方法列表
  • 1，通过isa去对应的类中查找
  • 2，把方法名转换成方法编号
  • 3，注册方法编号
  • 4，根据方法编号去查找对应方法
  • 5，找到只是最终函数实现地址，根据地址去方法区调用对应函数

  • 消息机制原理:对象根据方法编号SEL去映射表查找对应的方法实现


    Paste_Image.png

2.交换方法

  • 开发使用场景:系统自带的方法功能不够，给系统自带的方法扩展一些功能，并且保持原有的功能。
  • 方式一:继承系统的类，重写方法.
  • 方式二:使用runtime,交换方法.
@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    // Do any additional setup after loading the view, typically from a nib.
    // 需求：给imageNamed方法提供功能，每次加载图片就判断下图片是否加载成功。
    // 步骤一：先搞个分类，定义一个能加载图片并且能打印的方法+ (instancetype)imageWithName:(NSString *)name;
    // 步骤二：交换imageNamed和imageWithName的实现，就能调用imageWithName，间接调用imageWithName的实现。
    UIImage *image = [UIImage imageNamed:@"123"];
    
}

@end

@implementation UIImage (Image)
// 加载分类到内存的时候调用。只调用一次
+ (void)load
{
    // 交换方法
    // 获取imageWithName方法地址
    Method imageWithNamed = class_getClassMethod(self, @selector(imageWithNamed:));
    
    // 获取imageWithName方法地址
    Method imageName = class_getClassMethod(self, @selector(imageNamed:));

    // 交换方法地址，相当于交换实现方式
    method_exchangeImplementations(imageWithNamed, 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.

// 既能加载图片又能打印
+ (instancetype)imageWithNamed:(NSString *)name
{
   /**
     这里两个函数已经交换，这里实质调用的是[self imageNamed:name]
     不会形成死循环
     */
    UIImage *image = [self imageWithNamed:name];
    
    if (image == nil) {
        NSLog(@"加载空的图片");
    }
    
    return image;
}

@end
  • 交换原理：

  • 交换之前：


    Paste_Image.png

  • 交换之后：


    Paste_Image.png

3.动态添加方法

  • 开发使用场景：如果一个类方法非常多，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。
  • 经典面试题：有没有使用performSelector，其实主要想问你有没有动态添加过方法。
  • 简单使用
@implementation ViewController
- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    // Do any additional setup after loading the view, typically from a nib.
    Person *p = [[Person alloc] init];
    // 默认person，没有实现eat方法，可以通过performSelector调用，但是会报错。
    // 动态添加方法就不会报错
    [p performSelector:@selector(eat)];
    [p performSelector:@selector(run:) withObject:@20];
}

@end

@implementation Person
// void(*)()
// 默认方法都有两个隐式参数，函数不会生成方法列表
void eat(id self,SEL sel)
{
    NSLog(@"%@ %@",self,NSStringFromSelector(sel));
}

void run(id self,SEL sel , NSNumber *meter)
{
    NSLog(@"run = %@" ,meter);

}
// 当一个对象调用未实现的方法，会调用这个方法处理,并且会把对应的方法列表传过来.
// 刚好可以用来判断，未实现的方法是不是我们想要动态添加的方法
+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel
{
    
    if (sel == @selector(eat)) {
        // 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, eat, "v@:");
    }else if (sel ==NSSelectorFromString(@"run:")){
        class_addMethod(self, sel, (IMP)run, "v@:@");
        return YES;
    }
    //一定要调用super方法，不然其他对象方法调不了
    return [super resolveInstanceMethod:sel];
}
@end

注意：任何方法默认都有两个隐式参数：id self,SEL _cmd
_cmd:当前方法的方法编号

4.给分类添加属性

  • 原理：给一个类声明属性，其实本质就是给这个类添加关联，并不是直接把这个值的内存空间添加到类存空间。
  • 方式一：
  • 缺点:属性是全局属性，程序运行期间一直都在，不会跟随对象消亡
@interface NSObject (Property)
/**name*/
@property NSString *name;

@end

@implementation NSObject (Property)
static NSString *_name;
-(void)setName:(NSString *)name{
    _name = name;
}
-(NSString *)name{
    return _name;
}

@end
  • 方式二
@implementation ViewController
- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    // Do any additional setup after loading the view, typically from a nib.
    // 给系统NSObject类动态添加属性name
    NSObject *objc = [[NSObject alloc] init];
    objc.name = @"小码哥";
    NSLog(@"%@",objc.name);
}

@end

@interface NSObject (Property)
/**name*/
@property NSString *name;

@end

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

5.字典转模型

  • 设计模型：字典转模型的第一步
  • 模型属性，通常需要跟字典中的key一一对应
  • 问题：一个一个的生成模型属性，很慢？
  • 需求：能不能自动根据一个字典，生成对应的属性。
  • 解决：提供一个分类，专门根据字典生成对应的属性字符串。
@implementation NSObject (Log)

// 自动打印属性字符串
+ (void)resolveDict:(NSDictionary *)dict{
    // 拼接属性字符串代码
    NSMutableString *strM = [NSMutableString string];
    // 1.遍历字典，把字典中的所有key取出来，生成对应的属性代码
    [dict enumerateKeysAndObjectsUsingBlock:^(id  _Nonnull key, id  _Nonnull obj, BOOL * _Nonnull stop) {
        // 类型经常变，抽出来
         NSString *type;
        if ([obj isKindOfClass:NSClassFromString(@"__NSCFString")]) {
            type = @"NSString";
        }else if ([obj isKindOfClass:NSClassFromString(@"__NSCFArray")]){
            type = @"NSArray";
        }else if ([obj isKindOfClass:NSClassFromString(@"__NSCFNumber")]){
            type = @"int";
        }else if ([obj isKindOfClass:NSClassFromString(@"__NSCFDictionary")]){
            type = @"NSDictionary";
        }

        // 属性字符串
        NSString *str;
        if ([type containsString:@"NS"]) {
            str = [NSString stringWithFormat:@"@property (nonatomic, strong) %@ *%@;",type,key];
        }else{
            str = [NSString stringWithFormat:@"@property (nonatomic, assign) %@ %@;",type,key];
        }
        // 每生成属性字符串，就自动换行。
        [strM appendFormat:@"\n%@\n",str];
    }];
    // 把拼接好的字符串打印出来，就好了。
    NSLog(@"%@",strM);
}

@end
  • 开发利器：根据字典自动生成模型属性
@implementation NSDictionary (Property)
-(void)createProperty{
    NSMutableString *codes = [NSMutableString string];
    [self enumerateKeysAndObjectsUsingBlock:^(id  _Nonnull key, id  _Nonnull value, BOOL * _Nonnull stop) {
        NSString *code ;
        if ([value isKindOfClass:[NSString class]]) {
            code = [NSString stringWithFormat:@"@property (nonatomic , copy) NSString *%@;" , key];
        }else if([value isKindOfClass:NSClassFromString(@"__NSCFBoolean")]){
            code = [NSString stringWithFormat:@"@property (nonatomic , assign) BOOL %@;" , key];
        }else if([value isKindOfClass:[NSNumber class]]){
            code = [NSString stringWithFormat:@"@property (nonatomic , assign) NSInteger %@;" , key];
        }else if ([value isKindOfClass:[NSArray class]]){
            code = [NSString stringWithFormat:@"@property (nonatomic , strong) NSArray *%@;" , key];
        }else if ([value isKindOfClass:[NSDictionary class]]){
            code = [NSString stringWithFormat:@"@property (nonatomic , strong) NSDictionary *%@;" , key];
        }
        [codes appendFormat:@"/**注释*/\r\n%@\r\n" , code];
    }];
    NSLog(@"%@" , codes);
}

@end
  • [self setValue:value forKey:key]底层实现,例如：[self setValue:@"这是value" forKey:@"source"]

  1. 首先去模型中查找有没有setSource,如果找到直接调用赋值 [self setSource:@"这是value"];

  2. 去模型中查找有没有source属性，如果有，直接访问属性赋值

  3. 去模型中查找有没有_source属性，如果有直接访问属性赋值_source = value;

  4. 上面的都找不到，直接报错

  • 字典转模型的方式一：KVC
@implementation Status

+ (instancetype)statusWithDict:(NSDictionary *)dict
{
    Status *status = [[self alloc] init];
    
    [status setValuesForKeysWithDictionary:dict];
    
    return status;
}
@end
  • KVC字典转模型弊端：必须保证，模型中的属性和字典中的key一一对应。
  • 如果不一致，就会调用[<Status 0x7fa74b545d60> setValue:forUndefinedKey:]
    报key找不到的错。
  • 分析:模型中的属性和字典的key不一一对应，系统就会调用setValue:forUndefinedKey:报错。
  • 解决:重写对象的setValue:forUndefinedKey:,把系统的方法覆盖，
    就能继续使用KVC，字典转模型了。
- (void)setValue:(id)value forUndefinedKey:(NSString *)key
{
}
  • 字典转模型的方式二：Runtime
  • 思路：利用运行时，遍历模型中所有属性，根据模型的属性名，去字典中查找key，取出对应的值，给模型的属性赋值。
  • 步骤：提供一个NSObject分类，专门字典转模型，以后所有模型都可以通过这个分类转。
.h文件
// 字典转模型

@interface NSObject (Model)
+(instancetype)modelWithDictionary:(NSDictionary *)dict;

@end

.m文件
@implementation NSObject (Model)
// 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
// 2.根据成员变量的名称获取字典中的key
// 3.根据key获取字典中的value
// 4.给模型中的成员变量赋值
+(instancetype)modelWithDictionary:(NSDictionary *)dict{
    id objc = [[self alloc] init];
    /*获取类里面的所有方法
    class_copyMethodList(__unsafe_unretained Class cls, unsigned int *outCount)
     */
    /**
    获取属性
    class_copyPropertyList(__unsafe_unretained Class cls, unsigned int *outCount)
     */
    /**
     获取所有成员变量，以下划线开头的那个
     参数一：获取哪个类的成员变量
     参数二：成员变量个数
     */
    unsigned int count = 0;
    // 获取成员变量数组
    Ivar *ivars = 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 = ivars[i];
        // 获取成员变量名字
        NSString *ivarName = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getName(ivar)];
        // 获取key
        NSString *key = [ivarName substringFromIndex:1];
        // 去字典中查找对应value
        id value = dict[key];
        //ivarType实际是@"@\"User\"",截取出我们需要的@"User"
        NSString *ivarType = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getTypeEncoding(ivar)];
        ivarType = [ivarType stringByReplacingOccurrencesOfString:@"\"" withString:@""];
        ivarType = [ivarType stringByReplacingOccurrencesOfString:@"@" withString:@""];
        NSLog(@"type = %@ , name= %@", ivarType , ivarName);
        //如果value是字典，并且属性的类型是自定义类，就进行第二层字典转模型
        if ([value isKindOfClass:[NSDictionary class]] && ![ivarType hasPrefix:@"NS"]) {
            //字典转模型 user的字典 ==》User模型
            Class modelClass = NSClassFromString(ivarType);
            value = [modelClass modelWithDictionary:value];
        }
        // 给模型中属性赋值
        if (value) {
            [objc setValue:value forKey:key];
        }
    }
    return objc;
}

@end
最后编辑于 ：
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