Runtime的应用

2017-04-25  本文已影响0人  分贝丶

概述

Objc Runtime使得C具有了面向对象能力，在程序运行时创建，检查，修改类、对象和它们的方法。Runtime是C和汇编编写的，这里http://www.opensource.apple.com/source/objc4/可以下到苹果维护的开源代码，GNU也有一个开源的runtime版本，他们都努力的保持一致。

应用场景

一些常用类型

Method

Method
An opaque type that represents a method in a class definition.
Declaration
typedef struct objc_method *Method;

代表类定义中的方法的不透明类型。

Class

Class
An opaque type that represents an Objective-C class.
Declaration
typedef struct objc_class *Class;

代表Objective-C中的类

Ivar

An opaque type that represents an instance variable.
Declaration
typedef struct objc_ivar *Ivar;

代表实例变量

IMP

IMP
A pointer to the start of a method implementation.

指向方法实现的开始的内存地址的指针。

SEL

SEL
Defines an opaque type that represents a method selector.
Declaration
typedef struct objc_selector *SEL;

代表方法的选择器

设置关联值

Example : 在category 中添加对象

//.h
#import <UIKit/UIKit.h>
#import <objc/runtime.h>

@interface UIView (AssociatedObject)

@property (nonatomic, strong) id associatedObject;

@end


//.m
#import "UIView+AssociatedObject.h"

@implementation UIView (AssociatedObject)

static char kAssociatedObjectKey;

- (void)setAssociatedObject:(id)associatedObject { 
    objc_setAssociatedObject(self, &kAssociatedObjectKey, associatedObject, OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC);
}

- (id)associatedObject { 
    return objc_getAssociatedObject(self, &kAssociatedObjectKey);
}

objc_setAssociatedObject,给指定的对象设置关联值。

objc_setAssociatedObject
Sets an associated value for a given object using a given key and association policy.

Declarationvoid
objc_setAssociatedObject(id object, const void *key, id value, objc_AssociationPolicy policy);
Parameters
object
The source object for the association.
key
The key for the association.
value
The value to associate with the key key for object. Pass nil to clear an existing association.
policy
The policy for the association. For possible values, see Associative Object Behaviors.

Behavior @property Equivalent Description
OBJC_ASSOCIATION_ASSIGN @property (assign) 或 @property (unsafe_unretained) 指定一个关联对象的弱引用。
OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC @property (nonatomic, strong) 指定一个关联对象的强引用，不能被原子化使用。
OBJC_ASSOCIATION_COPY_NONATOMIC @property (nonatomic, copy) 指定一个关联对象的copy引用，不能被原子化使用。
OBJC_ASSOCIATION_RETAIN @property (atomic, strong) 指定一个关联对象的强引用，能被原子化使用。
OBJC_ASSOCIATION_COPY @property (atomic, copy) 指定一个关联对象的copy引用，能被原子化使用。

objc_getAssociatedObject
Returns the value associated with a given object for a given key.
Declarationid
objc_getAssociatedObject(id object, const void *key);
Parameters
object
The source object for the association.
key
The key for the association.
Return Value
The value associated with the key key for object.

objc_getAssociatedObject

objc_removeAssociatedObjects

objc_removeAssociatedObjects
Removes all associations for a given object.
Declarationvoid
objc_removeAssociatedObjects(id object);
Parameters
object
An object that maintains associated objects.
Discussion
The main purpose of this function is to make it easy to return an object to a "pristine state”. You should not use this function for general removal of associations from objects, since it also removes associations that other clients may have added to the object. Typically you should use objc_setAssociatedObject with a nil value to clear an association.

删除给定对象的所有关联。

优秀样例

反例

1.当继承比扩展原有的类更方便时用子类化。
 2.为事件的响应者添加响应动作。
 3.当响应动作不方便使用时使用的手势动作捕捉。
 4.行为可以在其他对象中被代理实现时要用代理(delegate)。
 5.用NSNotification 和 NSNotificationCenter进行松耦合化的跨系统的事件通知。

动态添加方法

Example:

- (IBAction)addMethod:(id)sender {
     [self addMethodForPerson]; 
    if ([self.xjy respondsToSelector:@selector(speakMyName)]) {     
        [self.xjy performSelector:@selector(speakMyName)];
     }else{
       NSLog(@"未添加成功"); 
    }
}
- (void)addMethodForPerson { 
  class_addMethod([self.xjy class], @selector(speakMyName),(IMP)speakMyName, "v@:*");
}
void speakMyName(id self,SEL _cmd) { 
    NSLog(@"添加成功啊QAQ");
}

class_addMethod

class_addMethod
Adds a new method to a class with a given name and implementation.
Declaration
BOOL class_addMethod(Class cls, SEL name, IMP imp, const char *types);
Parameters
cls
The class to which to add a method.nameA selector that specifies the name of the method being added.
imp
A function which is the implementation of the new method. The function must take at least two arguments—self and _cmd.
types
An array of characters that describe the types of the arguments to the method. For possible values, see Objective-C Runtime Programming Guide > Type Encodings. Since the function must take at least two arguments—self and _cmd, the second and third characters must be “@:” (the first character is the return type).
Return Value
YES if the method was added successfully, otherwise NO (for example, the class already contains a method implementation with that name).

给一个类添加方法

class_addMethod添加实现将覆盖父类的实现，但不会替换此类中的现有实现。 要更改现有实现，请使用method_setImplementation。Objective-C方法只是一个C函数，至少需要两个参数 - self和_cmd。
例如，给定以下函数：

void myMethodIMP（id self，SEL _cmd）{
      // implementation ....
}

你可以动态地将它添加到类作为一个方法（称为resolveThisMethodDynamically）像这样：

class_addMethod（[self class]，@selector（resolveThisMethodDynamically），（IMP）myMethodIMP，“v @：”);

类型编码

Type Encodings
To assist the runtime system, the compiler encodes the return and argument types for each method in a character string and associates the string with the method selector.

为了辅助运行时系统，编译器对字符串中每个方法的返回和参数类型进行编码，并将字符串与方法选择器相关联。 它使用的编码方案在其他上下文中也很有用，因此可以通过@encode（）编译器指令公开获得。 当给定类型规范时，@encode（）返回该类型的字符串编码。 类型可以是基本类型，例如int，指针，标记结构或联合，或类名 - 实际上可以用作C sizeof（）运算符的参数的任何类型。

具体内容参见 Objective-C Runtime Programming Guide

动态交换方法实现

Example:

#import "UIViewController+LogTracking.h"
#import <objc/runtime.h>
@implementation UIViewController (LogTracking)

+ (void)load { 
static dispatch_once_t onceToken; 
    dispatch_once(&onceToken, ^{ 

         Class class = [self class]; 
         SEL originalSelector = @selector(viewWillAppear:); 
         SEL swizzledSelector = @selector(xjy_viewWillAppear:); 

         Method originalMethod = class_getInstanceMethod(class,originalSelector); 
         Method swizzledMethod = class_getInstanceMethod(class,swizzledSelector); 

         //judge the method named swizzledMethod is already existed.
         BOOL didAddMethod = class_addMethod(class, originalSelector, method_getImplementation(swizzledMethod), method_getTypeEncoding(swizzledMethod)); 
         // if swizzledMethod is already existed. 
         if (didAddMethod) {  
             class_replaceMethod(class, swizzledSelector, method_getImplementation(originalMethod), method_getTypeEncoding(originalMethod)); 
         }else{
             method_exchangeImplementations(originalMethod, swizzledMethod); 
         }
   });

}
- (void)xjy_viewWillAppear:(BOOL)animated { 

       [self xjy_viewWillAppear:animated];
       NSLog(@"viewWillAppear : %@",self);
}

@end

+load vs +initialize

swizzling应该只在+load中完成。 在 Objective-C 的运行时中，每个类有两个方法都会自动调用。+load 是在一个类被初始装载时调用，+initialize 是在应用第一次调用该类的类方法或实例方法前调用的。两个方法都是可选的，并且只有在方法被实现的情况下才会被调用。

dispatch_once

swizzling 应该只在 dispatch_once 中完成

由于 swizzling 改变了全局的状态，所以我们需要确保每个预防措施在运行时都是可用的。原子操作就是这样一个用于确保代码只会被执行一次的预防措施，就算是在不同的线程中也能确保代码只执行一次。Grand Central Dispatch 的 dispatch_once 满足了所需要的需求，并且应该被当做使用 swizzling 的初始化单例方法的标准。

method_getImplementation

method_getImplementation
Returns the implementation of a method.
Declaration
IMP method_getImplementation(Method m);
Parametersmethod
The method to inspect.
Return Value
A function pointer of type IMP.

返回方法的实现

method_getTypeEncoding

method_getTypeEncoding
Returns a string describing a method's parameter and return types.
Declaration
const char * method_getTypeEncoding(Method m);
Parameters
method
The method to inspect.
Return Value
A C string. The string may be NULL.

返回一个C 字符串，描述方法的参数和返回类型.

class_replaceMethod

class_replaceMethod
Replaces the implementation of a method for a given class.
Declaration
IMP class_replaceMethod(Class cls, SEL name, IMP imp, const char *types);
Parameters
cls
The class you want to modify.
name
A selector that identifies the method whose implementation you want to replace.
imp
The new implementation for the method identified by name for the class identified by
cls.
types
An array of characters that describe the types of the arguments to the method. For possible values, see Objective-C Runtime Programming Guide > Type Encodings. Since the function must take at least two arguments—self and _cmd, the second and third characters must be “@:” (the first character is the return type).
Return Value
The previous implementation of the method identified by name for the class identified by cls.

替换指定方法的实现

此函数以两种不同的方式运行：

1、如果通过名称标识的方法不存在，则会像调用class_addMethod一样添加它。 由类型指定的类型编码按给定使用。
  2、如果按名称标识的方法存在，那么将替换其IMP，就好像调用了method_setImplementation。 将忽略由types指定的类型编码。

method_exchangeImplementations

method_exchangeImplementations
Exchanges
the implementations of two methods.
Declaration
void method_exchangeImplementations(Method m1, Method m2);

交换两个方法的实现.

原子版本的实现：

IMP imp1 = method_getImplementation(m1);
IMP imp2 = method_getImplementation(m2);
method_setImplementation(m1, imp2);
method_setImplementation(m2, imp1);

Selectors, Methods, & Implementations

在 Objective-C 的运行时中，selectors, methods, implementations 指代了不同概念，然而我们通常会说在消息发送过程中，这三个概念是可以相互转换的。 下面是苹果 Objective-C Runtime Reference中的描述：

理解 selector, method, implementation 这三个概念之间关系的最好方式是：在运行时，类（Class）维护了一个消息分发列表来解决消息的正确发送。每一个消息列表的入口是一个方法（Method），这个方法映射了一对键值对，其中键是这个方法的名字 selector（SEL），值是指向这个方法实现的函数指针 implementation（IMP）。 Method swizzling 修改了类的消息分发列表使得已经存在的 selector 映射了另一个实现 implementation，同时重命名了原生方法的实现为一个新的 selector。

思考

很多人认为交换方法实现会带来无法预料的结果。然而采取了以下预防措施后, method swizzling 会变得很可靠：

通过Method Swizzling可以把事件代码或Logging，Authentication，Caching等跟主要业务逻辑代码解耦。这种处理方式叫做Cross Cutting Concernshttp://en.wikipedia.org/wiki/Cross-cutting_concern 用Method Swizzling动态给指定的方法添加代码解决Cross Cutting Concerns的编程方式叫Aspect Oriented Programming http://en.wikipedia.org/wiki/Aspect-oriented_programming 目前有些第三方库可以很方便的使用AOP，比如Aspects https://github.com/steipete/Aspects 这里是使用Aspects的范例https://github.com/okcomp/AspectsDemo

消息分发

// 第一步
// 在没有找到方法时，会先调用此方法，可用于动态添加方法
// 返回 YES 表示相应 selector 的实现已经被找到并添加到了类中，否则返回 NO
+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel {
    return YES;
}
// 第二步
// 如果第一步的返回 NO 或者直接返回了 YES 而没有添加方法，该方法被调用
// 在这个方法中，我们可以指定一个可以返回一个可以响应该方法的对象
// 如果返回 self 就会死循环
- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector{
      if(aSelector == @selector(xxx:)){
          return self.alternateObject;
      }
      return [super forwardingTargetForSelector:aSelector];
}
// 第三步
// 如果 `forwardingTargetForSelector:` 返回了 nil，则该方法会被调用，系统会询问我们要一个合法的『类型编码(Type Encoding)』
// 若返回 nil，则不会进入下一步，而是无法处理消息- (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector {return [NSMethodSignature signatureWithObjCTypes:"v@:"];}
// 当实现了此方法后，-doesNotRecognizeSelector: 将不会被调用
// 如果要测试找不到方法，可以注释掉这一个方法
// 在这里进行消息转发
- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation {
    // 我们还可以改变方法选择器[anInvocation setSelector:@selector(notFind)];
    // 改变方法选择器后，还需要指定是哪个对象的方法
    [anInvocation invokeWithTarget:self];
}
- (void)notFind {
    NSLog(@"没有实现 -mysteriousMethod 方法，并且成功的转成了 -notFind 方法");
}

部分内容引用自
http://nshipster.cn/method-swizzling/
http://nshipster.cn/associated-objects/
https://developer.apple.com/library/content/documentation/Cocoa/Conceptual/ObjCRuntimeGuide/Introduction/Introduction.html
https://github.com/ming1016/study/wiki/Objc-Runtime

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