runtime 运行时机制 + 应用场景
2016-06-25 本文已影响2137人
Civel_Xu
一、runtime 运行时机制
- Objective-C语言是一门动态语言，它将很多静态语言在编译和链接时期做的事放到了运行时来处理。这种动态语言的优势在于：我们写代码时更具灵活性，如我们可以把消息转发给我们想要的对象，或者随意交换一个方法的实现等。
- 这种特性意味着Objective-C不仅需要一个编译器，还需要一个运行时系统来执行编译的代码。对于Objective-C来说，这个运行时系统就像一个操作系统一样：它让所有的工作可以正常的运行。这个运行时系统即Objc Runtime。Objc Runtime其实是一个Runtime库，它基本上是用C和汇编写的，这个库使得C语言有了面向对象的能力。
- 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。
- 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、运行时的作用
- 能获得某个类的所有成员变量
- 能获得某个类的所有属性
- 能获得某个类的所有方法
- 交换方法实现
- 能动态添加一个成员变量
- 能动态添加一个属性
- 字典转模型
- runtime归档/反归档
常见的函数,头文件
#import<objc/runtime.h> : //成员变量,类,方法
class_copyIvarList : 获得某个类内部的所有成员变量
class_copyMethodList : 获得某个类内部的所有方法
class_getInstanceMethod : 获得某个具体的实例方法 (对象方法,减号-开头)
class_getClassMethod : 获得某个具体的类方法 (加号+开头)
method_exchangeImplementations : 交换两个方法的实现
#import<objc/message.h> : //消息机制
objc_msgSend(...)
三、应用场景
场景1 ----------------------- runtime 发送消息 ----------------------
方法的调用本质是，对象发送消息
objc/msgSend 只有对象才能发送消息，因此以objc开头
导入 #import <objc/message.h> 或者直接导入 #import <objc/runtime.h>
注意 Xcode 6 之后代码检查 单独使用<objc/message.h>会报错
builtSeting 修改 Enable Strict Checking of objc_msgSend Calls -> NO 才能调用 objc_msgSend
我们创建一个对象Dog 自定义一个实例方法和类方法,并实现方法
#import <Foundation/Foundation.h>
@interface Dog : NSObject
- (void)run;
+ (void)eat;
- (void)run
{
NSLog(@"一只狗正在奔跑。。。。");
}
+ (void)eat
{
NSLog(@"一只狗正在吃。。。。");
}
@end
然后我们在vc里面使用
// 创建对象 -> 调用方法
Dog *d = [[Dog alloc] init];
// 调用方法 -> 实例方法
// [d run];
// 系统底层本质 -> 让对象发消息
objc_msgSend(d, @selector(run)); // 等同于 [d run];
// 调用方法 -> 类方法
// [Dog eat];
objc_msgSend([Dog class], @selector(eat)); // 等同于 [Dog eat];
消息机制原理
对象根据方法编号SEL去映射表查找对应方法的实现,即我们在调用实例方法的时候,其实是实例对象d,在发送消息,消息的实现,其实是SEL,根据方法编号,去映射表查找对应方法的实现.类方法本质是[Dog class],发什么消息.
场景2 ------------------- runtime 交换方法 ----------------------
使用场景,系统自带方法功能不够用,给系统自带的方法扩展一些功能,并保存原有功能.
- 实现方法 1 -> 继承系统的类, 重写方法.
- 实现方法 2 -> runtime 交换方法
案例:这里我们写一个UIImage的类目,来保证UIImage,不会被渲染,同时,如果图片为空,会打印提示.
#import <UIKit/UIKit.h>
@interface UIImage (Image)
// 创建一个类方法
// 传入 一个字符串 -> 返回 不被 渲染的原始图片
+ (id)ImageOriginalWithStrName:(NSString *)name;
@end
在.m进行实现, 使用method_exchangeImplementations(method1, method2)方法交换,详情看代码注释.
#import "UIImage+Image.h"
#import <objc/runtime.h>
@implementation UIImage (Image)
// 加载内存时调用
+ (void)load
{
// 交换方法
// 获取 ImageOriginalWithStrName: 方法
Method imageWithName = class_getClassMethod(self, @selector(ImageOriginalWithStrName:));
// 获取 imageName 方法
Method imageName = class_getClassMethod(self, @selector(imageNamed:));
// 交换方法地址, 相当于交换实现
method_exchangeImplementations(imageWithName, imageName);
}
// 注意 // 这里 返回值是一个函数结果类型 使用instancetype 会产生类型不匹配, 所以使用id
// 不能在改分类UIImage中重写 imageNamed:因为系统会把imageNamed:原来的功能覆盖掉
// 分类中不能调用super本身
+ (id)ImageOriginalWithStrName:(NSString *)name
{
UIImage *image = [[self ImageOriginalWithStrName:name] imageWithRenderingMode:UIImageRenderingModeAlwaysOriginal];
if (image == nil) {
NSLog(@"加载图片为空...");
}
return image;
}
@end
在vc中使用
UIImage *image = [UIImage imageNamed:@"123"];
// 这里通过runtime 交换自定义方法 和 UIImage 自身的imageNamed: 来实现图片加载 不被渲染
// 代码在 #import "UIImage+Image.h" 类目中
// 传入了一个空123
log日志
场景3-------------------- runtime 动态添加方法 ---------------------
开发场景:
如果一个类方法非常多,加载类到内存中的时候,会比较耗费资源,需要给给个方法生成映射表,这里可以使用动态添加方法给某个类.
经典面试题 有没有使用过 performSelector 其实主要是想问你有没有动态添加过方法.
// 下面是简单使用,继续以Dog 对象为例
[d performSelector:@selector(jump)];
// 默认的狗 没有jump 这个方法实现, 直接调用会出错,可以使用 performSelector 调用就不会出错.
// --> 动态添加方法 不会报错
然后我们可以到Dog对象中进行添加动态方法
// void(*)()
// 默认方法 都有两个隐式参数
// 定义添加的方法
void jump (id self, SEL sel)
{
NSLog(@" eat ...... %@ --- %@ ", self, NSStringFromSelector(sel));
}
// 当一个对象调用未实现的方法,会调用(+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel
)这个方法处理,并且会把这个对应方法列表传过来
// 所以动态添加方法, 我们可以在这里做判断, 为我们未实现的方法动态添加自己的方法.
+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel
{
if (sel == @selector(jump)) {
// <#__unsafe_unretained Class cls#> 参数1 给哪个类添加方法
// <#SEL name#> 参数2 添加放啊编号
// <#IMP imp#> 参数3 添加方法函数实现 (函数地址)
// <#const char *types#> 参数4 函数的类型 (返回值 + 参数类型) v:void @:对象-> self :表示SEL -> _cmd
class_addMethod(self, @selector(jump), jump, "v@:");
}
return [super resolveInstanceMethod:sel];
}
// 实现动态添加方法后,在vc中,使用不会出错.
场景4 -------------------- runtime 给分类添加属性 ---------------
原理给一个类声明属性,其实是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内存空间
案例 : 这里在类目中对NSObject扩展name 属性 可以直接给属性赋值使用
#import <Foundation/Foundation.h>
@interface NSObject (Property)
@property (nonatomic, strong) NSString *name; // 添加一个name属性
@end
在.m 中使用objc_setAssociatedObject动态添加方法
import "NSObject+Property.h"
#import <objc/runtime.h>
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
{
// 参数1 <#id object#> 给那个对象添加关联
// 参数2 <#const void *key#> 关联的key 值,通过这个key 值获取
// 参数3 <#id value#> 关联的value
// 参数4 <#objc_AssociationPolicy policy#> 关联的策略
// typedef OBJC_ENUM(uintptr_t, objc_AssociationPolicy) {
// OBJC_ASSOCIATION_ASSIGN = 0, /**< Specifies a weak reference to the associated object. */
// OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC = 1, /**< Specifies a strong reference to the associated object.
// * The association is not made atomically. */
// OBJC_ASSOCIATION_COPY_NONATOMIC = 3, /**< Specifies that the associated object is copied.
// * The association is not made atomically. */
// OBJC_ASSOCIATION_RETAIN = 01401, /**< Specifies a strong reference to the associated object.
// * The association is made atomically. */
// OBJC_ASSOCIATION_COPY = 01403 /**< Specifies that the associated object is copied.
// * The association is made atomically. */
// };
objc_setAssociatedObject(self, key, name, OBJC_ASSOCIATION_COPY_NONATOMIC);
}
@end
VC 使用.能正常获取该属性,并能操作使用
NSObject *objc = [[NSObject alloc] init];
objc.name = @"xxx";
NSLog(@"%@", objc.name);
```
> 场景5 -------------------- runtime 字典转模型 ---------------
设计模型 : 字典转模型的第一步
模型属性, 通常需要和字典中的key一一对应
通过创建一个分类,专门根据字典生成对应属性的字符串 (高效率的字典转模型)
我们可以正常通过写类目来实现 NSObject+DictionaryToModel
// 自动打印属性字符串
// 写一个类方法
- (void)transformToModelByDictionary:(NSDictionary *)dict;
// 实现
-
(void)transformToModelByDictionary:(NSDictionary *)dict
{// 根据类别拼接属性字符串代码
NSMutableString *str = [NSMutableString string];// 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) {
// 对各类新进行分类, 抽取出来 NSString *type; // 需要 理解 系统底层 数据结构类型 // 可以自行断点查看 各类型底层类型 if ([obj isKindOfClass:NSClassFromString(@"__NSCFString")]) { type = @"NSString"; } else if ([obj isKindOfClass:NSClassFromString(@"__NSArrayI")]) { type = @"NSArray"; } else if ([obj isKindOfClass:NSClassFromString(@"__NSArrayM")]) { type = @"NSMutableArray"; } else if ([obj isKindOfClass:NSClassFromString(@"__NSCFNumber")]) { type = @"NSNumber"; } else if ([obj isKindOfClass:NSClassFromString(@"__NSDictionaryI")]) { type = @"NSDictionary"; } else if ([obj isKindOfClass:NSClassFromString(@"__NSDictionaryM")]) { type = @"NSMutableDictionary"; } // 属性字符串 NSString *property; if ([type containsString:@"NS"]) { property = [NSString stringWithFormat:@"@property (nonatomic, strong) %@ *%@", type, key]; } else { property = [NSString stringWithFormat:@"@property (nonatomic, assign) %@ %@", type, key]; } // 每生成一对属性字符串 就自动换行 [str appendFormat:@"\n%@\n", property];}];
// 打印出拼接的字符串
NSLog(@"对应属性 -> %@", str);
}
vc中测试
NSArray *array = [NSArray arrayWithObjects:@1, @2, @3, @4, nil];
NSMutableArray *arr = [NSMutableArray arrayWithArray:array];
NSDictionary *dic = [NSDictionary dictionaryWithObject:@"dfdf" forKey:@"dfsdf"];
[NSObject transformToModelByDictionary:@{@"name" : @"str", @"num" : array, @"count" : @0, @"hah": arr, @"dic" : dic}];
// 字典转模型KVC方式
dic setValuesForKeysWithDictionary:<#(nonnull NSDictionary<NSString *,id> *)#>
必须保证属性和字典中key值一一对应, 如果不一致 会调用 setValue:forUndefinedKey: 重写该方法可以覆盖系统方法 可以继续KVC 字典转模型
字典转模型 -> runtime
-> MJEXtension
import "NSObject+Model.h"
import <objc/runtime.h>
@implementation NSObject (Model)
- (instancetype)modelWithDictionary:(NSDictionary *)dictionary
{
// 思路：遍历模型中所有属性-》使用运行时
// 0.创建对应的对象
id objc = [[self alloc] init];
// 1.利用runtime给对象中的成员属性赋值
// class_copyIvarList:获取类中的所有成员属性
// Ivar：成员属性的意思
// 第一个参数：表示获取哪个类中的成员属性
// 第二个参数：表示这个类有多少成员属性，传入一个Int变量地址，会自动给这个变量赋值
// 返回值Ivar *：指的是一个ivar数组，会把所有成员属性放在一个数组中，通过返回的数组就能全部获取到。
/* 类似下面这种写法
Ivar ivar;
Ivar ivar1;
Ivar ivar2;
// 定义一个ivar的数组a
Ivar a[] = {ivar,ivar1,ivar2};
// 用一个Ivar *指针指向数组第一个元素
Ivar *ivarList = a;
// 根据指针访问数组第一个元素
ivarList[0];
*/
unsigned int count;
// 获取类中的所有成员属性
Ivar *ivarList = class_copyIvarList(self, &count);
for (int i = 0; i < count; i++) {
// 根据角标，从数组取出对应的成员属性
Ivar ivar = ivarList[i];
// 获取成员属性名
NSString *name = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getName(ivar)];
// 处理成员属性名->字典中的key
// 从第一个角标开始截取
NSString *key = [name substringFromIndex:1];
// 根据成员属性名去字典中查找对应的value
id value = dictionary[key];
// 二级转换:如果字典中还有字典，也需要把对应的字典转换成模型
// 判断下value是否是字典
if ([value isKindOfClass:[NSDictionary class]]) {
// 字典转模型
// 获取模型的类对象，调用modelWithDict
// 模型的类名已知，就是成员属性的类型
// 获取成员属性类型
NSString *type = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getTypeEncoding(ivar)];
// 生成的是这种@"@\"User\"" 类型 -》 @"User" 在OC字符串中 \" -> "，\是转义的意思，不占用字符
// 裁剪类型字符串
NSRange range = [type rangeOfString:@"\""];
type = [type substringFromIndex:range.location + range.length];
range = [type rangeOfString:@"\""];
// 裁剪到哪个角标，不包括当前角标
type = [type substringToIndex:range.location];
// 根据字符串类名生成类对象
Class modelClass = NSClassFromString(type);
if (modelClass) { // 有对应的模型才需要转
// 把字典转模型
value = [modelClass modelWithDictionary:value];
}
}
// 三级转换：NSArray中也是字典，把数组中的字典转换成模型.
// 判断值是否是数组
if ([value isKindOfClass:[NSArray class]]) {
// 判断对应类有没有实现字典数组转模型数组的协议
if ([self respondsToSelector:@selector(arrayContainModelClass)]) {
// 转换成id类型，就能调用任何对象的方法
id idSelf = self;
// 获取数组中字典对应的模型
NSString *type = [idSelf arrayContainModelClass][key];
// 生成模型
Class classModel = NSClassFromString(type);
NSMutableArray *arrM = [NSMutableArray array];
// 遍历字典数组，生成模型数组
for (NSDictionary *dict in value) {
// 字典转模型
id model = [classModel modelWithDictionary:dict];
[arrM addObject:model];
}
// 把模型数组赋值给value
value = arrM;
}
}
if (value) { // 有值，才需要给模型的属性赋值
// 利用KVC给模型中的属性赋值
[objc setValue:value forKey:key];
}
}
return objc;
}
@end
// 测试
NSMutableDictionary *di = [NSMutableDictionary dictionary];
NSMutableArray *a = [NSMutableArray array];
[a addObject:dic];
[di setValue:a forKey:@"dic"];
id model = [NSObject modelWithDictionary:dic];
NSLog(@"%@", model);
id dmodel = [NSObject modelWithDictionary:di];
NSLog(@"%@", dmodel);
> 场景6 -------------------- runtime 快速归档 ---------------
主要还是通过class_copyIvarList,遍历对象属性,来做事情.
import <Foundation/Foundation.h>
@interface NSObject (Extension)
- (NSArray *)ignoredNames;
- (void)encode:(NSCoder *)aCoder;
- (void)decode:(NSCoder *)aDecoder;
@end
import "NSObject+Extension.h"
import <objc/runtime.h>
@implementation NSObject (Extension)
-
(void)decode:(NSCoder *)aDecoder {
// 一层层父类往上查找，对父类的属性执行归解档方法
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)]; // 如果有实现该方法再去调用 if ([self respondsToSelector:@selector(ignoredNames)]) { if ([[self ignoredNames] containsObject:key]) continue; } id value = [aDecoder decodeObjectForKey:key]; [self setValue:value forKey:key]; } free(ivars); c = [c superclass];}
}
-
(void)encode:(NSCoder *)aCoder {
// 一层层父类往上查找，对父类的属性执行归解档方法
Class c = self.class;
while (c &&c != [NSObject class]) {unsigned int outCount = 0; Ivar *ivars = class_copyIvarList([self class], &outCount); for (int i = 0; i < outCount; i++) { Ivar ivar = ivars[i]; NSString *key = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getName(ivar)]; // 如果有实现该方法再去调用 if ([self respondsToSelector:@selector(ignoredNames)]) { if ([[self ignoredNames] containsObject:key]) continue; } id value = [self valueForKeyPath:key]; [aCoder encodeObject:value forKey:key]; } free(ivars); c = [c superclass];}
}
// 设置需要忽略的属性
- (NSArray *)ignoredNames {
return @[@"bone"];
}
// 在需要归解档的对象中实现下面方法即可：
//// 在系统方法内来调用我们的方法
//- (instancetype)initWithCoder:(NSCoder *)aDecoder {
// if (self = [super init]) {
// [self decode:aDecoder];
// }
// return self;
//}
//
//- (void)encodeWithCoder:(NSCoder *)aCoder {
// [self encode:aCoder];
//}
@end
> ----- 最后使用runtime 来写了通过 block回调 直接调用手势识别的action ---------------
import <UIKit/UIKit.h>
typedef void(^XXWGestureBlock)(id gestureRecognizer);
@interface UIGestureRecognizer (Block)
/**
- 使用类方法 初始化 添加手势
- @param block 手势回调
- @return block 内部 action
- 使用 __unsafe_unretained __typeof(self) weakSelf = self;
- 防止循环引用
*/
- (instancetype)xxw_gestureRecognizerWithActionBlock:(XXWGestureBlock)block;
@end
import "UIGestureRecognizer+Block.h"
import <objc/runtime.h>
static const int target_key;
@implementation UIGestureRecognizer (Block)
- (instancetype)xxw_gestureRecognizerWithActionBlock:(XXWGestureBlock)block {
return [[self alloc]initWithActionBlock:block];
}
- (instancetype)initWithActionBlock:(XXWGestureBlock)block {
self = [self init];
[self addActionBlock:block];
[self addTarget:self action:@selector(invoke:)];
return self;
}
/**
- Returns the value associated with a given object for a given key.
- @param object The source object for the association.
- @param key The key for the association.
- @return The value associated with the key \e key for \e object.
- @see objc_setAssociatedObject
*/
//OBJC_EXPORT id objc_getAssociatedObject(id object, const void *key)
//__OSX_AVAILABLE_STARTING(__MAC_10_6, __IPHONE_3_1);
-
(void)addActionBlock:(XXWGestureBlock)block {
if (block) {
objc_setAssociatedObject(self, &target_key, block, OBJC_ASSOCIATION_COPY_NONATOMIC);
}
} -
(void)invoke:(id)sender {
XXWGestureBlock block = objc_getAssociatedObject(self, &target_key);
if (block) {
block(sender);
}
}
@end
VC 中使用,我们可以直接调用手势对象,来实现action,是不是很方便.
[self.view addGestureRecognizer:[UITapGestureRecognizer xxw_gestureRecognizerWithActionBlock:^(id gestureRecognizer) {
NSLog(@"点击-------");
}]];
[self.view addGestureRecognizer:[UILongPressGestureRecognizer xxw_gestureRecognizerWithActionBlock:^(id gestureRecognizer) {
NSLog(@"长按-------");
}]];
> 总结:通过学习使用 runtime,我们能更好来了解体会oc底层的运行机制,同时,我们可以使用runtime,来获取系统底层私有方法和属性来使用,动态的添加属性和方法,在有些场景下使用非常的高效,同时我们可以使用runtime,开完成很多好的Category,来高效开发.本文章只是对runtime的一些基础知识的归纳，能够让初学者,更好更快的理解runtime,力图起个抛砖引玉的作用。还有许多关于runtime有意思东西还需要读者自己去探索发现。
runtime 深入学习 推荐 ->
顾鹏：[http://tech.glowing.com/cn/objective-c-runtime/](http://tech.glowing.com/cn/objective-c-runtime/)
杨潇玉：[http://yulingtianxia.com/blog/2014/11/05/objective-c-runtime/](http://yulingtianxia.com/blog/2014/11/05/objective-c-runtime/)
南峰子：[http://southpeak.github.io/blog/2014/10/25/objective-c-runtime-yun-xing-shi-zhi-lei-yu-dui-xiang/](http://southpeak.github.io/blog/2014/10/25/objective-c-runtime-yun-xing-shi-zhi-lei-yu-dui-xiang/)
叶纯俊[http://chun.tips/blog/2014/11/05/bao-gen-wen-di-objective[nil]c-runtime(1)[nil]-self-and-super/](http://chun.tips/blog/2014/11/05/bao-gen-wen-di-objective%5Bnil%5Dc-runtime(1)%5Bnil%5D-self-and-super/)
本文中 [所有代码传送门](https://github.com/CivelXu/runtime-.git)
