Runtime全面剖析之常用tips
2016-06-22 本文已影响240人
iYeso
一: 什么是Runtime
类在runtime中的表示
//类在runtime中的表示
struct objc_class {
Class isa;//指针，顾名思义，表示是一个什么，
//实例的isa指向类对象，类对象的isa指向元类
#if !__OBJC2__
Class super_class; //指向父类
const char *name; //类名
long version;
long info;
long instance_size
struct objc_ivar_list *ivars //成员变量列表
struct objc_method_list **methodLists; //方法列表
struct objc_cache *cache;//缓存
//一种优化，调用过的方法存入缓存列表，下次调用先找缓存
struct objc_protocol_list *protocols //协议列表
#endif
} OBJC2_UNAVAILABLE;
/* Use `Class` instead of `struct objc_class *` */
1.1: 获取列表
有时候会有这样的需求，我们需要知道当前类中每个属性的名字（比如 字典转模型，字典的Key和模型对象的属性名字不匹配）。
我们可以通过runtime的一系列方法获取类的一些信息（包括属性列表，方法列表，成员变量列表，和遵循的协议列表）。
unsigned int count;
//获取属性列表
objc_property_t *propertyList = class_copyPropertyList([self class], &count);
for (unsigned int i=0; i<count; i++) {
const char *propertyName = property_getName(propertyList[i]);
NSLog(@"property---->%@", [NSString stringWithUTF8String:propertyName]);
}
//获取方法列表
Method *methodList = class_copyMethodList([self class], &count);
for (unsigned int i; i<count; i++) {
Method method = methodList[i];
NSLog(@"method---->%@", NSStringFromSelector(method_getName(method)));
}
//获取成员变量列表
Ivar *ivarList = class_copyIvarList([self class], &count);
for (unsigned int i; i<count; i++) {
Ivar myIvar = ivarList[i];
const char *ivarName = ivar_getName(myIvar);
NSLog(@"Ivar---->%@", [NSString stringWithUTF8String:ivarName]);
}
//获取协议列表
__unsafe_unretained Protocol **protocolList = class_copyProtocolList([self class], &count);
for (unsigned int i; i<count; i++) {
Protocol *myProtocal = protocolList[i];
const char *protocolName = protocol_getName(myProtocal);
NSLog(@"protocol---->%@", [NSString stringWithUTF8String:protocolName]);
}
注意，调用这些获取列表的方法别忘记导入头文件 #import <objc/runtime.h>
1.2: 方法调用
如果用实例对象调用实例方法，会到实例的isa指针指向的对象（也就是类对象）操作。
如果调用的是类方法，就会到类对象的isa指针指向的对象（也就是元类对象）中操作。
- 1: 首先，在相应操作的对象中的
缓存方法列表中找调用的方法，如果找到，转向相应实现并执行。 - 2: 如果没找到，在相应操作的对象中的
方法列表中找调用的方法，如果找到，转向相应实现执行 - 3: 如果没找到，去父类指针所指向的对象中执行1，2.
- 4: 以此类推，如果一直到根类还没找到，转向拦截调用。
- 5: 如果没有重写拦截调用的方法，程序报错。
以上的过程给我带来的启发：
- 重写父类的方法，并没有覆盖掉父类的方法，只是在当前类对象中找到了这个方法后就不会再去父类中找了
- 如果想调用已经重写过的方法的父类的实现，只需使用super这个编译器标识，它会在运行时跳过在当前的类对象中寻找方法的过程。
1.3: 拦截调用
在方法调用中说到了，如果没有找到方法就会转向拦截调用。
那么什么是拦截调用呢。
拦截调用就是，在找不到调用的方法程序崩溃之前，你有机会通过重写NSObject的四个方法来处理。
+ (BOOL)resolveClassMethod:(SEL)sel;
+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel;
//后两个方法需要转发到其他的类处理
- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector;
- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation;
前两个的解释
- 第一个方法是当你调用一个不存在的类方法的时候，会调用这个方法，默认返回NO，你可以加上自己的处理然后返回YES。
- 第二个方法和第一个方法相似，只不过处理的是实例方法。
后两个的解释
- 第三个方法是将你调用的不存在的方法重定向到一个其他声明了这个方法的类，只需要你返回一个有这个方法的target。
- 第四个方法是将你调用的不存在的方法打包成NSInvocation传给你。做完你自己的处理后，调用invokeWithTarget:方法让某个target触发这个方法。
1.4： 动态添加方法
重写了拦截调用的方法并且返回了YES，我们要怎么处理呢？
有一个办法是根据传进来的SEL类型的selector动态添加一个方法。
首先从外部隐式调用一个不存在的方法：
//隐式调用方法
[target performSelector:@selector(resolveAdd:) withObject:@"test"];
然后，在target对象内部重写拦截调用的方法，动态添加方法。
void runAddMethod(id self, SEL _cmd, NSString *string){
NSLog(@"add C IMP ", string);
}
+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel{
//给本类动态添加一个方法
if ([NSStringFromSelector(sel) isEqualToString:@"resolveAdd:"]) {
class_addMethod(self, sel, (IMP)runAddMethod, "v@:*");
}
return YES;
}
其中class_addMethod的四个参数分别是：
-
Class cls给哪个类添加方法，本例中是self -
SEL name添加的方法，本例中是重写的拦截调用传进来的selector -
IMP imp方法的实现，C方法的方法实现可以直接获得。如果是OC方法，可以用+ (IMP)instanceMethodForSelector:(SEL)aSelector;获得方法的实现。 - "v@:*"方法的签名，代表有一个参数的方法。
1.5: 关联对象
现在你准备用一个系统的类，但是系统的类并不能满足你的需求，你需要额外添加一个属性。
这种情况的一般解决办法就是继承。
但是，只增加一个属性，就去继承一个类，总是觉得太麻烦类。
这个时候，runtime的关联属性就发挥它的作用了。
//首先定义一个全局变量，用它的地址作为关联对象的key
static char associatedObjectKey;
//设置关联对象
objc_setAssociatedObject(target, &associatedObjectKey, @"添加的字符串属性", OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC); //获取关联对象
NSString *string = objc_getAssociatedObject(target, &associatedObjectKey);
NSLog(@"AssociatedObject = %@", string);
** objc_setAssociatedObject的四个参数：**
-
id object给谁设置关联对象。 -
const void *key关联对象唯一的key，获取时会用到。 -
id value关联对象。 -
objc_AssociationPolicy关联策略，有以下几种策略：
enum {
OBJC_ASSOCIATION_ASSIGN = 0,
OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC = 1,
OBJC_ASSOCIATION_COPY_NONATOMIC = 3,
OBJC_ASSOCIATION_RETAIN = 01401,
OBJC_ASSOCIATION_COPY = 01403
};
objc_getAssociatedObject的两个参数。
-
id object获取谁的关联对象。 -
const void *key根据这个唯一的key获取关联对象。
其实，你还可以把添加和获取关联对象的方法写在你需要用到这个功能的类的类别中，方便使用。
//添加关联对象
- (void)addAssociatedObject:(id)object{
objc_setAssociatedObject(self, @selector(getAssociatedObject), object, OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC);
}
//获取关联对象
- (id)getAssociatedObject{
return objc_getAssociatedObject(self, _cmd);
}
注意：这里面我们把getAssociatedObject方法的地址作为唯一的key，_cmd代表当前调用方法的地址。
1.6: 方法交换
方法交换，顾名思义，就是将两个方法的实现交换。例如，将A方法和B方法交换，调用A方法的时候，就会执行B方法中的代码，反之亦然。
话不多说，这是参考Mattt大神在NSHipster上的文章自己写的代码。
#import "UIViewController+swizzling.h"
#import <objc/runtime.h>
@implementation UIViewController (swizzling)
//load方法会在类第一次加载的时候被调用
//调用的时间比较靠前，适合在这个方法里做方法交换
+ (void)load{
//方法交换应该被保证，在程序中只会执行一次
static dispatch_once_t onceToken;
dispatch_once(&onceToken, ^{
//获得viewController的生命周期方法的selector
SEL systemSel = @selector(viewWillAppear:);
//自己实现的将要被交换的方法的selector
SEL swizzSel = @selector(swiz_viewWillAppear:);
//两个方法的Method
Method systemMethod = class_getInstanceMethod([self class], systemSel);
Method swizzMethod = class_getInstanceMethod([self class], swizzSel);
//首先动态添加方法，实现是被交换的方法，返回值表示添加成功还是失败
BOOL isAdd = class_addMethod(self, systemSel, method_getImplementation(swizzMethod), method_getTypeEncoding(swizzMethod));
if (isAdd) {
//如果成功，说明类中不存在这个方法的实现
//将被交换方法的实现替换到这个并不存在的实现
class_replaceMethod(self, swizzSel, method_getImplementation(systemMethod), method_getTypeEncoding(systemMethod));
}else{
//否则，交换两个方法的实现
method_exchangeImplementations(systemMethod, swizzMethod);
}
});
}
- (void)swiz_viewWillAppear:(BOOL)animated{
//这时候调用自己，看起来像是死循环
//但是其实自己的实现已经被替换了
[self swiz_viewWillAppear:animated];
NSLog(@"swizzle");
}
@end
在一个自己定义的viewController中重写viewWillAppear
- (void)viewWillAppear:(BOOL)animated{
[super viewWillAppear:animated];
NSLog(@"viewWillAppear");
}
- 方法交换对于我来说更像是实现一种思想的最佳技术：AOP面向切面编程。
- 既然是切面，就一定不要忘记，交换完再调回自己。
- 一定要保证只交换一次，否则就会很乱。
- 最后，据说这个技术很危险，谨慎使用。
二: RunTime 常用函数
基本掌握了运行时的函数规则,总的有如下几种函数前缀
objc_
class_
object_
method_
property_
protocol_
ivar_
sel_
imp_
2.1 objc_xxx 系列函数
objc_系列函数关注于宏观使用,如类与协议的空间分配,注册,注销等操作
| 函数名称 | 函数作用 |
|---|---|
| objc_getClass | 获取Class对象 |
| objc_getMetaClass | 获取MetaClass对象 |
| objc_allocateClassPair | 分配空间,创建类(仅在 创建之后,注册之前 能够添加成员变量) |
| objc_registerClassPair | 注册一个类(注册后方可使用该类创建对象) |
| objc_disposeClassPair | 注销某个类 |
| objc_allocateProtocol | 开辟空间创建协议 |
| objc_registerProtocol | 注册一个协议 |
| objc_constructInstance | 构造一个实例对象(ARC下无效) |
| objc_destructInstance | 析构一个实例对象(ARC下无效) |
| objc_setAssociatedObject | 为实例对象关联对象 |
| objc_getAssociatedObje*ct | 获取实例对象的关联对象 |
| objc_removeAssociatedObjects | 清空实例对象的所有关联对象 |
| objc_msgSend | 发送ObjC消息 |
2.2 class_
class_系列函数关注于类的内部,如实例变量,属性,方法,协议等相关问题
| 函数名称 | 函数作用 |
|---|---|
| class_addIvar | 为类添加实例变量 |
| class_addProperty | 为类添加属性 |
| class_addMethod | 为类添加方法 |
| class_addProtocol | 为类遵循协议 |
| class_replaceMethod | 替换类某方法的实现 |
| class_getName | 获取类名 |
| class_isMetaClass | 判断是否为元类 |
| objc_getProtocol | 获取某个协议 |
| objc_copyProtocolList | 拷贝在运行时中注册过的协议列表 |
| class_getSuperclass | 获取某类的父类 |
| class_setSuperclass | 设置某类的父类 |
| class_getProperty | 获取某类的属性 |
| class_getInstanceVariable | 获取实例变量 |
| class_getClassVariable | 获取类变量 |
| class_getInstanceMethod | 获取实例方法 |
| class_getClassMethod | 获取类方法 |
| class_getMethodImplementation | 获取方法的实现 |
| class_getInstanceSize | 获取类的实例的大小 |
| class_respondsToSelector | 判断类是否实现某方法 |
| class_conformsToProtocol | 判断类是否遵循某协议 |
| class_createInstance | 创建类的实例 |
| class_copyIvarList | 拷贝类的实例变量列表 |
| class_copyMethodList | 拷贝类的方法列表 |
| class_copyProtocolList | 拷贝类遵循的协议列表 |
| class_copyPropertyList | 拷贝类的属性列表 |
2.3 objcet_
objcet_系列函数关注于对象的角度,如实例变量
| 函数名称 | 函数作用 |
|---|---|
| object_copy | 对象copy(ARC无效) |
| object_dispose | 对象释放(ARC无效) |
| object_getClassName | 获取对象的类名 |
| object_getClass | 获取对象的Class |
| object_setClass | 设置对象的Class |
| object_getIvar | 获取对象中实例变量的值 |
| object_setIvar | 设置对象中实例变量的值 |
| object_getInstanceVariable | 获取对象中实例变量的值 (ARC中无效,使用object_getIvar) |
| object_setInstanceVariable | 设置对象中实例变量的值 (ARC中无效,使用object_setIvar) |
2.4 method_xxx 系列函数
method_系列函数关注于方法内部,如果方法的参数及返回值类型和方法的实现
| 函数名称 | 函数作用 |
|---|---|
| method_getName | 获取方法名 |
| method_getImplementation | 获取方法的实现 |
| method_getTypeEncoding | 获取方法的类型编码 |
| method_getNumberOfArguments | 获取方法的参数个数 |
| method_copyReturnType | 拷贝方法的返回类型 |
| method_getReturnType | 获取方法的返回类型 |
| method_copyArgumentType | 拷贝方法的参数类型 |
| method_getArgumentType | 获取方法的参数类型 |
| method_getDescription | 获取方法的描述 |
| method_setImplementation | 设置方法的实现 |
| method_exchangeImplementations | 替换方法的实现 |
2.5： property_xxx 系列函数
property_系类函数关注与属性内部,如属性的特性等*
| 函数名称 | 函数作用 |
|---|---|
| property_getName | 获取属性名 |
| property_getAttributes | 获取属性的特性列表 |
| property_copyAttributeList | 拷贝属性的特性列表 |
| property_copyAttributeValue | 拷贝属性中某特性的值 |
2.6 protocol_xxx 系列函数
| 函数名称 | 函数作用 |
|---|---|
| protocol_conformsToProtocol | 判断一个协议是否遵循另一个协议 |
| protocol_isEqual | 判断两个协议是否一致 |
| protocol_getName | 获取协议名称 |
| protocol_copyPropertyList | 拷贝协议的属性列表 |
| protocol_copyProtocolList | 拷贝某协议所遵循的协议列表 |
| protocol_copyMethodDescriptionList | 拷贝协议的方法列表 |
| protocol_addProtocol | 为一个协议遵循另一协议 |
| protocol_addProperty | 为协议添加属性 |
| protocol_getProperty | 获取协议中的某个属性 |
| protocol_addMethodDescription | 为协议添加方法描述 |
| protocol_getMethodDescription | 获取协议中某方法的描述 |
#######2.7 ivar_xxx 系列函数
| 函数名称 | 函数作用 |
|---|---|
| ivar_getName | 获取Ivar名称 |
| ivar_getTypeEncoding | 获取类型编码 |
| ivar_getOffset | 获取偏移量 |
2.8 sel_xxx 系列函数
| 函数名称 | 函数作用 |
|---|---|
| sel_getName | 获取名称 |
| sel_getUid | 注册方法 |
| sel_registerName | 注册方法 |
| sel_isEqual | 判断方法是否相等 |
2.9 imp_xxx 系列函数
| 函数名称 | 函数作用 | |
|---|---|---|
| imp_implementationWithBlock | 通过代码块创建IMPobjc_getClass | 获取Class对象 |
| imp_getBlock | 获取函数指针中的代码块 | |
| imp_removeBlock | 移除IMP中的代码块 |
参考: http://southpeak.github.io/2014/10/25/objective-c-runtime-1/
