Object From runtime
2016-08-07 本文已影响744人
TianBai
七夕快到了
七夕
Objective-C 对象
每个Objective-C对象都是一个C语言的结构体
在runtime源码中的runtime.h文件的55行处,有这样一个声明:
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;
| 名词 | 说明 |
|---|---|
| isa | isa指针 |
| super_class | 父类 |
| objc_ivar_list | 实例变量列表 |
| objc_method_list | 方法列表 |
| objc_cache | 缓存 |
| objc_protocol_list | 协议列表 |
注意:方法.属性.协议,这些信息都可以在运行时候被改变,这也是 Category的实现远离,ivar是实例变量,所以不能被改变,因为如果改变的话会影响到已有的类
笔者以前不了解 ,category开发是什么意思,现在看来可能是不影响原来的类结构的情况下进行编程吧!
说到这里 , 可能就要说一下类的实例成员和属性了
变量和属性(property)
@interface MyViewController :UIViewController
{
//实例变量
UIButton *Button;
}
// 属性 (而且默认还会生成 `_myButton` 实例变量)
@property (nonatomic, retain) UIButton *myButton;
@end
实例变量 self->Button _myButton
属性 myButton
调用属性变量的setter getter 方法: self.myButton
注:oc语法关于点表达式的说明："点表达式(.),如果点表达式出现在等号 ＝ 左边，该属性名称的setter方法将被调用。如果点表达式出现在右边，该属性名称的getter方法将被调用。"
变量
在runtime源码中的runtime.h文件的1646行处,有这样一个声明:
struct objc_ivar {
char *ivar_name OBJC2_UNAVAILABLE;
char *ivar_type OBJC2_UNAVAILABLE;
int ivar_offset OBJC2_UNAVAILABLE;
#ifdef __LP64__
int space OBJC2_UNAVAILABLE;
#endif
}
| 名词 | 说明 |
|---|---|
| objc_ivar_list | 成员变量列表 |
| objc_ivar | 单个成员变量结构体 |
| ivar_offset | 基地址偏移字节 |
属性
在runtime源码中的 objc-runtime-new.h 文件的244行处,有这样一个声明:
struct property_t {
const char *name;
const char *attributes;
};
| 名词 | 说明 |
|---|---|
| name | 属性名称 |
| attributes | 属性特质 |
如果使用了属性,编译器会在编译期自动合成访问这些属性的方法,也就是autosynthesis .同时编译器还会生成属性前面加(_)下划线的实例变量名
| 方法 | 说明 | eg. |
|---|---|---|
| @synthesize | 指定实例变量,并且合成setter,getter方法 | @synthesize myButton; |
| @dynamic | 不指定实例变量,不合成setter,getter方法 | @dynamic myButton; |
属性特质(attribute)
属性的特质可以分为4类
| 原子性 | 内存管理 | 读/写权限 | 方法名 |
|---|---|---|---|
| atomic | assign | readwriter | getter=< name > |
| nonatomic | strong | readonly | setter=< name > |
| weak | |||
| unsafe_unretained | |||
| copy |
每种特质说明:
| 特质 | 说明 |
|---|---|
| atomic | 如果有多个线程同时调用setter的话，不会出现某一个线程执行完setter全部语句之前，另一个线程开始执行setter情况，相当于函数头尾加了锁一样，可以保证数据的完整性,具备atomic特质的获取方法会通过锁定机制来确保其操作的原子性. |
| nonatmic | 禁止多线程，变量保护，提高性能 |
| readwrite | 拥有setter 和 getter 方法 |
| readonly | 属性仅具有getter方法,只有当该属性有@synthesize实现时,编译器才会为其合成获取方法. |
| assign | 基本变量,纯量类型的简单赋值 |
| strong | 赋新值时,方法会保留新值,释放旧值,再将新值赋值. |
| weak | 赋新值时,不保留新值,不释放旧值,当其所指对象销毁时,属性也会被清空(nil) |
| unsafe_unretained | 当所指对象销毁,属性值不会自动清空 |
| copy | 赋值时,设置方法不保留新值,而是拷贝内容. |
| getter=< name > | 指定getter的方法名 |
| setter=< name > | 指定setter的方法名(若属性特征为copy,则在setter方法中也应拷贝对象) |
利用runtime 扫描属性
在runtime源码中的 objc-runtime-new.h 文件的4098行处,有这样一个声明:
objc_property_t *
class_copyPropertyList(Class cls, unsigned int *outCount)
{
if (!cls) {
if (outCount) *outCount = 0;
return nil;
}
rwlock_reader_t lock(runtimeLock);
assert(cls->isRealized());
auto rw = cls->data();
property_t **result = nil;
unsigned int count = rw->properties.count();
if (count > 0) {
result = (property_t **)malloc((count + 1) * sizeof(property_t *));
count = 0;
for (auto& prop : rw->properties) {
result[count++] = ∝
}
result[count] = nil;
}
if (outCount) *outCount = count;
return (objc_property_t *)result;
}
在runtime源码中的 objc-runtime-new.h 文件的3061行处,有这样一个声明:
const char *property_getName(objc_property_t prop)
{
return prop->name;
}
const char *property_getAttributes(objc_property_t prop)
{
return prop->attributes;
}
可以用这些方法获得属性列表,和属性特征
Student.h
#import <Foundation/Foundation.h>
#import <UIKit/UIKit.h>
@interface Student : NSObject
@property (nonatomic, copy) NSString *Id;
@property (nonatomic, strong) UILabel *lab;
@end
导入 <objc/runtime.h> Student.h
unsigned int outCount = 0;
objc_property_t *properties = class_copyPropertyList([Student class],&outCount);
for (NSInteger i = 0; i < outCount; i++) {
NSString *name = @(property_getName(properties[i]));
NSString *attributes = @(property_getAttributes(properties[i]));
NSLog(@"(%@)%@",attributes,name);
}
free(properties);
控制台输出:
2016-08-06 21:32:33.099 Runtime[3011:300142] (T@"NSString",C,N,V_Id)Id
2016-08-06 21:32:33.099 Runtime[3011:300142] (T@"UILabel",&,N,V_lab)lab
利用runtime动态添加属性
在runtime源码中的 objc-runtime.mm 文件的641行处,有这样一个声明:
id
objc_getAssociatedObject(id object, const void *key)
{
return objc_getAssociatedObject_non_gc(object, key);
}
void
objc_setAssociatedObject(id object, const void *key, id value,
objc_AssociationPolicy policy)
{
objc_setAssociatedObject_non_gc(object, key, value, policy);
}
Student.m
// 定义关联的key
static const char *key = "name";
@implementation Student
- (NSString *)name
{
// 根据关联的key，获取关联的值。
return objc_getAssociatedObject(self, key);
}
- (void)setName:(NSString *)name
{
// 添加关联对象 关联的key 关联的value 关联属性特征值
objc_setAssociatedObject(self, key, name, OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC);
}
@end
Student.h
@interface Student : NSObject
- (NSString *)name;
- (void)setName:(NSString *)name;
调用
Student *stu = [[Student alloc] init];
stu.name = @"学生";
NSLog(@"%@",stu.name);
输出台输出:
2016-08-06 23:15:06.491 Runtime[3256:320704] 学生
方法
在runtime源码中的runtime.h文件的1665行处,有这样一个声明:
struct objc_method {
SEL method_name OBJC2_UNAVAILABLE;
char *method_types OBJC2_UNAVAILABLE;
IMP method_imp OBJC2_UNAVAILABLE;
} OBJC2_UNAVAILABLE;
struct objc_method_list {
struct objc_method_list *obsolete OBJC2_UNAVAILABLE;
int method_count OBJC2_UNAVAILABLE;
#ifdef __LP64__
int space OBJC2_UNAVAILABLE;
#endif
/* variable length structure */
struct objc_method method_list[1] OBJC2_UNAVAILABLE;
}
| 方法 | 说明 |
|---|---|
| method_name | 方法(选择器)的名字 |
| method_types | 存储方法的参数类型和返回值类型 |
| method_imp | 一个指向某个函数的指针 |
利用runtime动态扫描方法
unsigned int outCount = 0;
Method *method = class_copyMethodList([Student class], &outCount);
for (NSInteger i = 0; i < outCount; i++) {
SEL sel = method_getName(method[i]);
NSString *name = @(sel_getName(sel));
NSLog(@"%@",name);
}
free(method);
输出台输出:
2016-08-07 07:04:36.662 Runtime[4058:381012] Id
2016-08-07 07:04:36.662 Runtime[4058:381012] setId:
2016-08-07 07:04:36.662 Runtime[4058:381012] lab
2016-08-07 07:04:36.662 Runtime[4058:381012] setLab:
2016-08-07 07:04:36.662 Runtime[4058:381012] .cxx_destruct
2016-08-07 07:04:36.662 Runtime[4058:381012] name
2016-08-07 07:04:36.662 Runtime[4058:381012] setName:
.cxx_destruct方法原本是为了C++对象析构的，ARC借用了这个方法插入代码实现了自动内存释放的工作
消息机制
objc_msgSend 消息发送的步骤:
- 检查当前类缓存中是否有方法实现,有则直接调用 return 结束步骤
- 比较当前类定义中选择器和请求的的选择器,有则直接调用 return 结束步骤
- 查找父类定义的方法,找到调用方法实现,如果未找到,并依次查找父类的父类, 有则直接调用 return 结束步骤
- 未找到的类方法调用
+(BOOL)resolveClassMethod:(SEL)sel未找到的实例方法调用+(BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel可以在这里添加方法(class_addMethod()) 并且返回YES 重新响应方法 (没有的话,返回NO 继续步骤5) - 如果未找得到方法 则会调用
-(id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector(没有的话,返回nil 继续步骤6) - 如果未找得到方法 则会调用
-(NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector返回一个NSMethodSignature对象,传递给-(void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation(没有的话,返回nil 继续步骤7) - 调用
-(void)doesNotRecognizeSelector:(SEL)aSelector抛出异常
注: 返回方法不要带有self ,会陷入死循环
注: 类缓存方法说明详见查看
动态消息
说到消息,就不得不说一个方法
class_addMethod(<#__unsafe_unretained Class cls#>, <#SEL name#>, <#IMP imp#>, <#const char *types#>)
这是利用runtime给一个类添加新方法,需要填写的4个参数是:
- 类
- 方法名
- 指向方法函数的指针
- 变量类型
动态添加方法
Student.m
// 设置方法名
static SEL selName(NSString* selname){
NSString *name = [selname copy];
return NSSelectorFromString(name);
}
// 设置方法
static id selIMP(id self , SEL _cmd){
NSString *name = NSStringFromSelector(_cmd);
NSLog(@"%@",name);
return name;
}
+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel
{
if (sel == @selector(addmethod:)) {
class_addMethod(self, selName(@"addmethod:"), (IMP)selIMP, "@@:");
}
return [super resolveInstanceMethod:sel];
}
注: class_addMethod 第四个参数的声明 "返回值类型+参数类型"
上面方法中: static id selIMP(id self , SEL _cmd)
对照下面
Objective-C类型编码
| 编码 | 含义 |
|---|---|
| c | char |
| i | int |
| s | short |
| l | long 在64位程序中，l为32位 |
| q | long long |
| C | unsigned char |
| I | unsigned int |
| S | unsigned short |
| L | unsigned long |
| Q | unsigned long long |
| f | float |
| d | double |
| B | C++标准的bool或者C99标准的_Bool |
| v | void |
| * | 字符串（char *） |
| @ | 对象（无论是静态指定的还是通过id引用的） |
| # | 类（Class） |
| : | 方法选标（SEL） |
| [array type] | 数组 |
| {name=type...} | 结构体 |
| (name=type...) | 联合体 |
| bnum | num个bit的位域 |
| ^type | type类型的指针 |
| ? | 未知类型（其它时候，一般用来指函数指针） |
对应:@(返回值)+@(id self)+ : ( SEL _cmd)
动态调用方法
方法已经在检测不到的情况下会自动添加了,那么如何调用呢?
Student*st = [[Student alloc]init];
[st performSelector:@selector(addmethod:) withObject:@"addmethod"];
输出台输出:
2016-08-07 12:07:29.940 Runtime[4731:521045] addmethod:
将消息转出某对象
- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector
{
NSLog(@"_cmd: %@", NSStringFromSelector(_cmd));
Student *st = [[Student alloc] init];
if ([st respondsToSelector: aSelector]) {
return st;
}
return [super forwardingTargetForSelector: aSelector];
}
方法签名和调用
NSInvocation 里面有目标,选择器,还有方法签名
receiver 目标是接收消息的对象
selector 选择器是一个选择器或者选择器的名字
例如刚才的 @selector(addmethod:)
NSMethodSignature 签名
例如:这是 Student*st = [[Student alloc]init]; 的签名,返回类型与上文中Objective-C类型编码相同
NSMethodSignature *sig = [NSMethodSignature signatureWithObjCTypes:"@@:"];
注:@selector(init) 一个返回对象+传入对象self+SEL = @@:
定义一个方法
-(int)a:(int)a andb:(int)b{
return a+b;
}
NSInvocation 用指定对象调用方法
SEL myMethod = @selector(a:andb:);
//从类中请求实例方法签名
NSMethodSignature * sig = [[self class] instanceMethodSignatureForSelector:myMethod];
//从类中请求类方法签名
//NSMethodSignature * sig = [[self class] methodSignatureForSelector:myMethod];
NSInvocation * invocatin = [NSInvocation invocationWithMethodSignature:sig];
int a=11;
int b=22;
int c=00;
ViewController *selff = self;
[invocatin setArgument:&selff atIndex:0];
[invocatin setArgument:&myMethod atIndex:1];
[invocatin setArgument:&a atIndex:2];
[invocatin setArgument:&b atIndex:3];
[invocatin retainArguments];
[invocatin invoke];
//取这个返回值
[invocatin getReturnValue:&c];
NSLog(@"%d",c);
控制台输出:
2016-08-07 20:22:40.490 Runtime[6015:691660] 33
注 :如果还记的上文的 自定义的SEl static id selIMP(id self , SEL _cmd) 当时说第一个参数是id 第二个参数是方法,也就是IMP的指针原型是:
id (*IMP)(id,SEL,...)
IMP 是一个函数指针，这个被指向的函数包含一个接收消息的对象id(self 指针), 调用方法的选标 SEL (方法名)，以及不定个数的方法参数，并返回一个id
所以一般的NSInvocation的实例设置 receiver 和SEL的方式就是:
[invocatin setArgument:&selff atIndex:0];
[invocatin setArgument:&myMethod atIndex:1];
当签名函数参数数量大于被调函数时，也是没有问题.
其实 NSInvocation 和上文中的动态方法调用 [st performSelector:@selector(addmethod:) withObject:@"addmethod"]; 很像,但是perform相关的这些函数，有一个局限性，其参数数量不能超过2个,NSInvocation 可以任意数量
black magic
还记得这个吗?
class_addMethod(<#__unsafe_unretained Class cls#>, <#SEL name#>, <#IMP imp#>, <#const char *types#>)
第二个参数和第三个参数分别是方法名,和指向方法函数的指针
在runtime源码中的 objc-runtime-new.mm 文件的2992行处,有这样一个声明:
void method_exchangeImplementations(Method m1, Method m2)
{
if (!m1 || !m2) return;
rwlock_writer_t lock(runtimeLock);
if (ignoreSelector(m1->name) || ignoreSelector(m2->name)) {
// Ignored methods stay ignored. Now they're both ignored.
m1->imp = (IMP)&_objc_ignored_method;
m2->imp = (IMP)&_objc_ignored_method;
return;
}
IMP m1_imp = m1->imp;
m1->imp = m2->imp;
m2->imp = m1_imp;
// RR/AWZ updates are slow because class is unknown
// Cache updates are slow because class is unknown
// fixme build list of classes whose Methods are known externally?
flushCaches(nil);
updateCustomRR_AWZ(nil, m1);
updateCustomRR_AWZ(nil, m2);
}
那么就很好理解了,他是把方法的IMP交换了
声明两个方法
-(int)a:(int)a andb:(int)b{
return a+b;
}
-(int)b:(int)b anda:(int)a{
return b-a;
}
然后进行交换
Method Getter1 = class_getInstanceMethod([self class], @selector(a:andb:));
Method Getter2 = class_getInstanceMethod([self class], @selector(b:anda:));
method_exchangeImplementations(Getter1, Getter2);
NSLog(@"%d", [self a:10 andb:20]);
控制台输出:
2016-08-07 21:05:33.675 Runtime[6202:709996] -10
runtime是OC最重要的也是最核心的语法,Objective-C runtime可以有效的帮助我们为程序增加很多动态的行为,这也是OC被称为动态语言的原因!!
