OC最实用的runtime总结
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前言
runtime的资料网上有很多了，部分有些晦涩难懂，我通过自己的学习方法总结一遍，主要讲一些常用的方法功能，以实用为主，我觉得用到印象才是最深刻的，并且最后两个demo也是MJExtension的实现原理，面试的时候也可以多扯点。
另外runtime的知识还有很多，想要了解更多可以看我翻译的官方文档（有点枯燥），本文的demo下载地址
什么是runtime？
runtime 是 OC底层的一套C语言的API（引入 <objc/runtime.h> 或<objc/message.h>），编译器最终都会将OC代码转化为运行时代码，通过终端命令编译.m 文件：clang -rewrite-objc xxx.m可以看到编译后的xxx.cpp（C++文件）。
比如我们创建了一个对象 [[NSObject alloc]init]，最终被转换为几万行代码，截取最关键的一句可以看到底层是通过runtime创建的对象
.cpp 文件
删除掉一些强制转换语句，可以看到调用方法本质就是发消息，[[NSObject alloc]init]语句发了两次消息，第一次发了alloc 消息，第二次发送init 消息。利用这个功能我们可以探究底层，比如block的实现原理。
需要注意的是，使用objc_msgSend() sel_registerName()方法需要导入头文件<objc/message.h>
消息机制
另外利用runtime 可以做一些OC不容易实现的功能
动态交换两个方法的实现（特别是交换系统自带的方法）
动态添加对象的成员变量和成员方法
获得某个类的所有成员方法、所有成员变量
如何应用运行时？
1.将某些OC代码转为运行时代码，探究底层，比如block的实现原理（上边已讲到）；
2.拦截系统自带的方法调用（Swizzle 黑魔法），比如拦截imageNamed:、viewDidLoad、alloc；
3.实现分类也可以增加属性；
4.实现NSCoding的自动归档和自动解档；
5.实现字典和模型的自动转换。
下面我通过demo 我一个个来讲解
一、交换两个方法的实现，拦截系统自带的方法调用功能
需要用到的方法 <objc/runtime.h>
获得某个类的类方法
Method class_getClassMethod(Class cls , SEL name)
获得某个类的实例对象方法
Method class_getInstanceMethod(Class cls , SEL name)
交换两个方法的实现
void method_exchangeImplementations(Method m1 , Method m2)
案例1：方法简单的交换
创建一个Person类，类中实现以下两个类方法，并在.h 文件中声明
+ (void)run {
NSLog(@"跑");
}
+ (void)study {
NSLog(@"学习");
}
控制器中调用，则先打印跑，后打印学习
[Person run];
[Person study];
下面通过runtime 实现方法交换，类方法用class_getClassMethod ，对象方法用class_getInstanceMethod
// 获取两个类的类方法
Method m1 = class_getClassMethod([Person class], @selector(run));
Method m2 = class_getClassMethod([Person class], @selector(study));
// 开始交换方法实现
method_exchangeImplementations(m1, m2);
// 交换后，先打印学习，再打印跑！
[Person run];
[Person study];
案例2：拦截系统方法
需求：比如iOS6 升级 iOS7 后需要版本适配，根据不同系统使用不同样式图片（拟物化和扁平化），如何通过不去手动一个个修改每个UIImage的imageNamed：方法就可以实现为该方法中加入版本判断语句？
步骤：
1、为UIImage建一个分类（UIImage+Category）
2、在分类中实现一个自定义方法，方法中写要在系统方法中加入的语句，比如版本判断
+ (UIImage *)xh_imageNamed:(NSString *)name {
double version = [[UIDevice currentDevice].systemVersion doubleValue];
if (version >= 7.0) {
// 如果系统版本是7.0以上，使用另外一套文件名结尾是‘_os7’的扁平化图片
name = [name stringByAppendingString:@"_os7"];
}
// 注意这里相当于调用系统的方法,因为我们已经在前面给自定义的加载图片方法和系统自带方法进行了互换
return [UIImage xh_imageNamed:name];
}
3、分类中重写UIImage的load方法，实现方法的交换（只要能让其执行一次方法交换语句，load再合适不过了）
+ (void)load {
// 获取两个类的类方法
Method m1 = class_getClassMethod([UIImage class], @selector(imageNamed:));
Method m2 = class_getClassMethod([UIImage class], @selector(xh_imageNamed:));
// 开始交换方法实现
method_exchangeImplementations(m1, m2);
}
注意：自定义方法中最后一定要再调用一下系统的方法，让其有加载图片的功能，但是由于方法交换，系统的方法名已经变成了我们自定义的方法名（有点绕，就是用我们的名字能调用系统的方法，用系统的名字能调用我们的方法），这就实现了系统方法的拦截！
利用以上思路，我们还可以给 NSObject 添加分类，统计创建了多少个对象，给控制器添加分类，统计有创建了多少个控制器，特别是公司需求总变的时候，在一些原有控件或模块上添加一个功能，建议使用该方法！
二、在分类中设置属性，给任何一个对象设置属性
众所周知，分类中是无法设置属性的，如果在分类的声明中写@property 只能为其生成get 和 set 方法的声明，但无法生成成员变量，就是虽然点语法能调用出来，但程序执行后会crash，有人会想到使用全局变量呢？比如这样：
int _age;
- (int )age {
return _age;
}
- (void)setAge:(int)age {
_age = age;
}
但是全局变量程序整个执行过程中内存中只有一份，我们创建多个对象修改其属性值都会修改同一个变量，这样就无法保证像属性一样每个对象都拥有其自己的属性值。这时我们就需要借助runtime为分类增加属性的功能了。
需要用到的方法 <objc/runtime.h>
set方法，将值value 跟对象object 关联起来（将值value 存储到对象object 中）
参数 object：给哪个对象设置属性
参数 key：一个属性对应一个Key，将来可以通过key取出这个存储的值，key 可以是任何类型：double、int 等，建议用char 可以节省字节
参数 value：给属性设置的值
参数policy：存储策略 （assign 、copy 、 retain就是strong）
void objc_setAssociatedObject(id object , const void *key ,id value ,objc_AssociationPolicy policy)
利用参数key 将对象object中存储的对应值取出来
id objc_getAssociatedObject(id object , const void *key)
步骤：
1、创建一个分类，比如给任何一个对象都添加一个name属性，就是NSObject添加分类（NSObject+Category）
2、先在.h 中@property 声明出get 和 set 方法，方便点语法调用
@property(nonatomic,copy)NSString *name;
3、在.m 中重写set 和 get 方法，内部利用runtime 给属性赋值和取值
char nameKey;
- (void)setName:(NSString *)name {
// 将某个值跟某个对象关联起来，将某个值存储到某个对象中
objc_setAssociatedObject(self, &nameKey, name, OBJC_ASSOCIATION_COPY_NONATOMIC);
}
- (NSString *)name {
return objc_getAssociatedObject(self, &nameKey);
}
三、获得一个类的所有成员变量
最典型的用法就是一个对象在归档和解档的 encodeWithCoder和initWithCoder:方法中需要该对象所有的属性进行decodeObjectForKey: 和 encodeObject:，通过runtime我们声明中无论写多少个属性，都不需要再修改实现中的代码了。
需要用到的方法 <objc/runtime.h>
获得某个类的所有成员变量（outCount 会返回成员变量的总数）
参数：
1、哪个类
2、放一个接收值的地址，用来存放属性的个数
3、返回值：存放所有获取到的属性，通过下面两个方法可以调出名字和类型
Ivar *class_copyIvarList(Class cls , unsigned int *outCount)
获得成员变量的名字
const char *ivar_getName(Ivar v)
获得成员变量的类型
const char *ivar_getTypeEndcoding(Ivar v)
案例1：获取Person类中所有成员变量的名字和类型
unsigned int outCount = 0;
Ivar *ivars = class_copyIvarList([Person class], &outCount);
// 遍历所有成员变量
for (int i = 0; i < outCount; i++) {
// 取出i位置对应的成员变量
Ivar ivar = ivars[i];
const char *name = ivar_getName(ivar);
const char *type = ivar_getTypeEncoding(ivar);
NSLog(@"成员变量名：%s 成员变量类型：%s",name,type);
}
// 注意释放内存！
free(ivars);
案例2：利用runtime 获取所有属性来重写归档解档方法
http://www.jianshu.com/p/3793717dab1c
案例3：利用runtime 获取所有属性来进行字典转模型
以往我们都是利用KVC进行字典转模型，但是它还是有一定的局限性，例如：模型属性和键值对对应不上会crash（虽然可以重写setValue:forUndefinedKey:方法防止报错），模型属性是一个对象或者数组时不好处理等问题，所以无论是效率还是功能上，利用runtime进行字典转模型都是比较好的选择。
字典转模型我们需要考虑三种特殊情况：
**
1.当字典的key和模型的属性匹配不上
2.模型中嵌套模型（模型属性是另外一个模型对象）
3.数组中装着模型（模型的属性是一个数组，数组中是一个个模型对象）
根据上面的三种特殊情况，我们一个个处理，先是字典的key和模型的属性不对应的情况。**
不对应有两种:
一种是字典的键值大于模型属性数量，这时候我们不需要任何处理，因为runtime是先遍历模型所有属性，再去字典中根据属性名找对应值进行赋值，多余的键值对也当然不会去看了；另外一种是模型属性数量大于字典的键值对，这时候由于属性没有对应值会被赋值为nil，就会导致crash，我们只需加一个判断即可，JSON数据和sample如下：
1385ea.png
JSON数据
- (void)setDict:(NSDictionary *)dict {
Class c = self.class;
while (c &&c != [NSObject class]) {
unsigned int outCount = 0;
Ivar *ivars = class_copyIvarList(c, &outCount);
for (int i = 0; i < outCount; i++) {
Ivar ivar = ivars[i];
NSString *key = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getName(ivar)];
// 成员变量名转为属性名（去掉下划线 _ ）
key = [key substringFromIndex:1];
// 取出字典的值
id value = dict[key];
// 如果模型属性数量大于字典键值对数理，模型属性会被赋值为nil而报错
if (value == nil) continue;
// 将字典中的值设置到模型上
[self setValue:value forKeyPath:key];
}
free(ivars);
c = [c superclass];
}
}
第二种情况是模型的属性是另外一个模型对象
1385290-e26d894fbdd575e3.png
JSON数据
这时候我们就需要利用runtime的ivar_getTypeEncoding 方法获取模型对象类型，对该模型对象类型再进行字典转模型，也就是进行递归，需要注意的是我们要排除系统的对象类型，例如NSString，下面的方法中我添加了一个类方法方便递归。
打印可以看到各属性类型
#import "NSObject+JSONExtension.h"
#import <objc/runtime.h>
@implementation NSObject (JSONExtension)
- (void)setDict:(NSDictionary *)dict {
Class c = self.class;
while (c &&c != [NSObject class]) {
unsigned int outCount = 0;
Ivar *ivars = class_copyIvarList(c, &outCount);
for (int i = 0; i < outCount; i++) {
Ivar ivar = ivars[i];
NSString *key = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getName(ivar)];
// 成员变量名转为属性名（去掉下划线 _ ）
key = [key substringFromIndex:1];
// 取出字典的值
id value = dict[key];
// 如果模型属性数量大于字典键值对数理，模型属性会被赋值为nil而报错
if (value == nil) continue;
// 获得成员变量的类型
NSString *type = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getTypeEncoding(ivar)];
// 如果属性是对象类型
NSRange range = [type rangeOfString:@"@"];
if (range.location != NSNotFound) {
// 那么截取对象的名字（比如@"Dog"，截取为Dog）
type = [type substringWithRange:NSMakeRange(2, type.length - 3)];
// 排除系统的对象类型
if (![type hasPrefix:@"NS"]) {
// 将对象名转换为对象的类型，将新的对象字典转模型（递归）
Class class = NSClassFromString(type);
value = [class objectWithDict:value];
}
}
// 将字典中的值设置到模型上
[self setValue:value forKeyPath:key];
}
free(ivars);
c = [c superclass];
}
}
+ (instancetype )objectWithDict:(NSDictionary *)dict {
NSObject *obj = [[self alloc]init];
[obj setDict:dict];
return obj;
}
第三种情况是模型的属性是一个数组，数组中是一个个模型对象，例如下面的数据我就可以通过books[0].name获取到C语言程序设计
1385290-22f642ad42b9db1f.png
JSON数据
我们既然能获取到属性类型，那就可以拦截到模型的那个数组属性，进而对数组中每个模型遍历并字典转模型，但是我们不知道数组中的模型都是什么类型，我们可以声明一个方法，该方法目的不是让其调用，而是让其实现并返回模型的类型。
这块语言可能解释不太清楚，可以参考我的demo，直接运行即可。
NSObject+JSONExtension.h
// 返回数组中都是什么类型的模型对象
- (NSString *)arrayObjectClass ;
NSObject+JSONExtension.m
#import "NSObject+JSONExtension.h"
#import <objc/runtime.h>
@implementation NSObject (JSONExtension)
- (void)setDict:(NSDictionary *)dict {
Class c = self.class;
while (c &&c != [NSObject class]) {
unsigned int outCount = 0;
Ivar *ivars = class_copyIvarList(c, &outCount);
for (int i = 0; i < outCount; i++) {
Ivar ivar = ivars[i];
NSString *key = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getName(ivar)];
// 成员变量名转为属性名（去掉下划线 _ ）
key = [key substringFromIndex:1];
// 取出字典的值
id value = dict[key];
// 如果模型属性数量大于字典键值对数理，模型属性会被赋值为nil而报错
if (value == nil) continue;
// 获得成员变量的类型
NSString *type = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getTypeEncoding(ivar)];
// 如果属性是对象类型
NSRange range = [type rangeOfString:@"@"];
if (range.location != NSNotFound) {
// 那么截取对象的名字（比如@"Dog"，截取为Dog）
type = [type substringWithRange:NSMakeRange(2, type.length - 3)];
// 排除系统的对象类型
if (![type hasPrefix:@"NS"]) {
// 将对象名转换为对象的类型，将新的对象字典转模型（递归）
Class class = NSClassFromString(type);
value = [class objectWithDict:value];
}else if ([type isEqualToString:@"NSArray"]) {
// 如果是数组类型，将数组中的每个模型进行字典转模型，先创建一个临时数组存放模型
NSArray *array = (NSArray *)value;
NSMutableArray *mArray = [NSMutableArray array];
// 获取到每个模型的类型
id class ;
if ([self respondsToSelector:@selector(arrayObjectClass)]) {
NSString *classStr = [self arrayObjectClass];
class = NSClassFromString(classStr);
}
// 将数组中的所有模型进行字典转模型
for (int i = 0; i < array.count; i++) {
[mArray addObject:[class objectWithDict:value[i]]];
}
value = mArray;
}
}
// 将字典中的值设置到模型上
[self setValue:value forKeyPath:key];
}
free(ivars);
c = [c superclass];
}
}
+ (instancetype )objectWithDict:(NSDictionary *)dict {
NSObject *obj = [[self alloc]init];
[obj setDict:dict];
return obj;
}
@end
