iOS開發小記-Runtime篇
阿新 • • 發佈：2019-12-25
現在看起來Runtime篇整理的少了，有時間再完善下，將就著看吧
什麼是Runtime？
Objective-C將很多靜態語言在編譯和連結時期做的工作放在了Runtime執行時處理，可以說Runtime就是Objective-C的幕後工作者。
- Runtime（簡稱執行時），是一套由純C寫的API。
- 對於C語言，函式的呼叫會在編譯的時候決定呼叫哪個函式。
- OC中的函式呼叫成為 訊息傳送 ，屬於動態呼叫過程。在編譯的時候並不能真正決定呼叫那個函式，只有真正執行的時候才會根據函式名稱找到對應的函式來呼叫。
- 事實證明：在編譯階段，OC可以呼叫任意函式，即使這個函式並未實現，只有宣告過就不會報錯，只有執行時才會報錯，這是因為OC是動態呼叫的。而C語言呼叫未實現的函式就會報錯。
訊息機制
任何方法呼叫的本質，就是傳送了一個訊息（用Runtime傳送訊息，OC底層實現通過Runtime實現）。
- 原理
物件根據方法編號SEL去隱射表查詢對應的方法實現。
- 方法呼叫流程
- OC在向一個物件傳送訊息時，Runtime會根據該物件的isa指標找到該物件對應的類或者父類。
- 根據編號SEL在Method_List中查詢對應方法。
- 如果找到最終函式實現地址，根據地址去方法區呼叫對應函式。如果沒找到，會有三次拯救機會，否則丟擲異常。
- Method resolution：objc執行時會呼叫+resolveInstanceMethod:或者 +resolveClassMethod:，讓你有機會提供一個函式實現。如果你添加了函式，那執行時系統就會重新啟動一次訊息傳送的過程，否則 ，執行時就會移到下一步，訊息轉發（Message Forwarding）。
- Fast forwarding：如果目標物件實現了-forwardingTargetForSelector:，Runtime 這時就會呼叫這個方法，給你把這個訊息轉發給其他物件的機會。 只要這個方法返回的不是nil和self，整個訊息傳送的過程就會被重啟，當然傳送的物件會變成你返回的那個物件。否則，就會繼續Normal Fowarding。 這裡叫Fast，只是為了區別下一步的轉發機制。因為這一步不會建立任何新的物件，但下一步轉發會建立一個NSInvocation物件，所以相對更快點。
- Normal forwarding：這一步是Runtime最後一次給你挽救的機會。首先它會發送-methodSignatureForSelector:訊息獲得函式的引數和返回值型別。如果-methodSignatureForSelector:返回nil，Runtime則會發出-doesNotRecognizeSelector:訊息，程式這時也就掛掉了。如果返回了一個函式簽名，Runtime就會建立一個NSInvocation物件併發送-forwardInvocation:訊息給目標物件。 PS:物件方法儲存在類物件的方法列表中，類方法儲存在元類的方法列表中。
常用場景
- 交換方法
有時候我們需要對類的方法進行修改，但是又無法拿到原始碼，我們便可以通過Runtime來交換方法實現。
+ (void)load {
//獲取例項方法實現
Method method1 = class_getInstanceMethod(self,@selector(show));
Method method2 = class_getInstanceMethod(self,@selector(ln_show));
//獲取類方法實現
// Method method3 = class_getClassMethod(self,@selector(show));
// Method method4 = class_getClassMethod(self,@selector(ln_show));
//交換兩個方法的實現
method_exchangeImplementations(method1,method2);
//將method1的實現換成method2
// method_setImplementation(method1,method_getImplementation(method2));
}
- (void)show {
NSLog(@"show person");
}
- (void)ln_show {
NSLog(@"show person exchange");
}
複製程式碼- 新增屬性
實際上並沒有產生真正的成員變數，通過關聯物件來實現，具體參考分類。
- 字典轉模型
除了可以使用KVC實現外，還可以通過Runtime實現，就是取出所有ivars遍歷賦值。但實際情況一般比較複雜：
- 當字典的key和模型的屬性匹配不上。
- 模型中巢狀模型（模型屬性是另外一個模型物件）。
- 陣列中裝著模型（模型的屬性是一個數組，陣列中是一個個模型物件）。 我們這裡僅考慮最簡單的情況
+ (instancetype)modelWithDic:(NSDictionary *)dic {
/*
1.初始化例項物件
*/
id object = [[self alloc] init];
/**
2.獲取ivars
class_copyIvarList: 獲取類中的所有成員變數
Ivar：成員變數
第一個引數：表示獲取哪個類中的成員變數
第二個引數：表示這個類有多少成員變數，傳入一個Int變數地址，會自動給這個變數賦值
返回值Ivar *：指的是一個ivar陣列，會把所有成員屬性放在一個數組中，通過返回的陣列就能全部獲取到。
count: 成員變數個數
*/
unsigned int count = 0;
Ivar *ivarList = class_copyIvarList(self,&count);
/*
3.遍歷賦值
*/
for(int i = 0; i < count; i++) {
//獲取ivar屬性
Ivar ivar = ivarList[i];
//獲取屬性名
NSString *ivarName = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getName(ivar)];
//去掉成員變數的下劃線
NSString *key = [ivarName substringFromIndex:1];
//獲取dic中對應值
id value = dic[ivarName];
//如果值存在，則賦值
if(value) {
[object setValue:value forKey:ivarName];
}
}
return object;
}
複製程式碼- 動態新增方法
如果一個類方法非常多，載入類到記憶體的時候也比較耗費資源，需要給每個方法生成對映表，可以使用動態給某個類，新增方法解決。
- (void)viewDidLoad {
[super viewDidLoad];
Person *p = [[Person alloc] init];
// 預設person，沒有實現run:方法，可以通過performSelector呼叫，但是會報錯。
// 動態新增方法就不會報錯
[p performSelector:@selector(run:) withObject:@10];
}
@implementation Person
// 沒有返回值,1個引數
// void,(id,SEL)
void aaa(id self,SEL _cmd,NSNumber *meter) {
NSLog(@"跑了%@米",meter);
}
// 任何方法預設都有兩個隱式引數,self,_cmd（當前方法的方法編號）
// 什麼時候呼叫:只要一個物件呼叫了一個未實現的方法就會呼叫這個方法,進行處理
// 作用:動態新增方法,處理未實現
+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel
{
// [NSStringFromSelector(sel) isEqualToString:@"run"];
if (sel == NSSelectorFromString(@"run:")) {
// 動態新增run方法
// class: 給哪個類新增方法
// SEL: 新增哪個方法，即新增方法的方法編號
// IMP: 方法實現 => 函式 => 函式入口 => 函式名（新增方法的函式實現（函式地址））
// type: 方法型別，(返回值+引數型別) v:void @:物件->self :表示SEL->_cmd
class_addMethod(self,sel,(IMP)aaa,"v@:@");
return YES;
}
return [super resolveInstanceMethod:sel];
}
@end
複製程式碼- NSCoding的自動歸檔和解檔
在實現encodeObject和decodeObjectForKey方法中，我們一般需要把每個屬性都要寫一遍，這樣很麻煩，我們可以通過Runtime來自動化。
- (void)encodeWithCoder:(NSCoder *)aCoder {
unsigned int count = 0;
Ivar *ivarList = class_copyIvarList([self class],&count);
for(int i = 0; i < count; i++) {
Ivar ivar = ivarList[i];
NSString *ivarName = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getName(ivar)];
id value = [self valueForKey:ivarName];
[aCoder encodeObject:value forKey:ivarName];
}
free(ivarList);
}
- (id)initWithCoder:(NSCoder *)aDecoder {
if(self == [super init]) {
unsigned int count = 0;
Ivar *ivarList = class_copyIvarList([self class],&count);
for(int i = 0; i < count; i++) {
Ivar ivar = ivarList[i];
NSString *ivarName = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getName(ivar)];
id value = [aDecoder decodeObjectForKey:ivarName];
[self setValue:value forKey:ivarName];
}
free(ivarList);
}
return self;
}
複製程式碼還有更簡便的方法，抽象成巨集，參考網上資料。
- 常用API
unsigned int count = 0;
//獲取屬性列表
Ivar *propertyList = class_copyPropertyList([self class],&count);
//獲取方法列表
Method *methodList = class_copyMethodList([self class],&count);
//獲取成員變數列表
Ivar *ivarList = class_copyIvarList([self class],&count);
//獲取協議列表
__unsafe_unretained Protocol **protocolList = class_copyProtocolList([self class],&count);
//獲取類方法
Method method1 = class_getClassMethod([self class],@selector(run));
//獲取例項方法
Method method2 = class_getInstanceMethod([self class],@selector(tempRun));
//新增方法
class_addMethod([self class],@selector(run),method_getImplementation(method2),method_getTypeEncoding(method2));
//替換方法
class_replaceMethod;
//交換方法
method_exchangeImplementations;
複製程式碼load與initialize
- load
當類被引進專案的時候會執行load函式（在main函式開始之前），與這個類是會被用到無關，每個類的load函式只會被呼叫一次。由於load函式是自動載入的，不需要呼叫父類的load函式。
- 當父類和子類都實現了load函式時，先呼叫父類再呼叫子類。
- 當子類未實現load方法時，不會呼叫父類的load方法。
- 類中的load執行順序要優於分類。
- 多個類別都有load方法時，其執行順序與分類中其他相同方法一樣，根據編譯順序決定。
- initialize
這個方法會在類接收到第一次訊息時呼叫。由於是系統呼叫，也不需要呼叫父類方法。
- 父類的initialize方法比子類優先。
- 當子類未實現initialize方法，會呼叫父類initialize方法；子類實現initialize方法時，會過載initialize方法。
- 當多個分類都實現了initialize方法，會執行最後一個編譯的分類中的initialize方法。