OC运行时Runtime及相关使用

Runtime就是运行时，也就是系统在运行过程中的一些机制。Objective-C就是运行时语言。
对于C语言来说，函数的调用时在编译阶段就决定了的。而对于OC来说，函数的调用是动态的，在编译的时候并不能真正决定调用哪个函数。所以，在编译阶段，OC可以调用任何函数，只要函数有声明即可，而C则不然，如果函数只有声明而没有实现，则会报错。

消息机制

runtime中最重要的就是消息机制。OC中任何方法的调用，其本质都是通过runtime去发送消息，也就是说，OC底层是通过runtime去实现的。

//创建一个NSObject类型的对象obj
NSObject *obj = [[NSObject alloc] init];
//为了方便说明，我们将该行代码的两步拆分开来，即
id obj = [NSObject alloc]; //分配内存
obj = [obj init]; //初始化

假设这两行代码所在文件为XXX.m，使用终端打开文件目录，输入命令 clang -rewrite-objc XXX.m ，运行后发现文件所在目录下新增了一个名为“XXX.cpp”的C++文件，打开该文件，我们可以搜索到上面两行代码的底层实现如下：

id obj = ((NSObject *(*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend)((id)objc_getClass("NSObject"), sel_registerName("alloc"));
obj = ((id (*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend)((id)obj, sel_registerName("init"));

去掉括号中的强转和无用代码，我们便对这两行代码完成了“瘦身”：

//id obj = [NSObject alloc];
id obj = objc_msgSend(objc_getClass("NSObject"), sel_registerName("alloc"));

//obj = [obj init];
obj = objc_msgSend(obj, sel_registerName("init"));

我们发现每个方法的底层都是通过发送消息——objc_msgSend(); 。
事实上，我们确实也可以在XXX.m文件中用这两行代码代替原有的两行代码。
由于XCode6之后，苹果不再鼓励开发人员使用runtime编写代码，所以直接使用会报错。我们可以找到工程文件->BuildSetting->搜索msg->Enable Strict Checking of objc_msgSend Calls，将默认的YES改为No即可。

设置允许使用runtime.png

然后在我们需要用到runtime的文件中导入头文件#import<objc/message.h>。
上面“瘦身”后的代码仍然过于复杂，实际用起来很不方便。下面我们对函数objc_msgSend()作一下说明，加入上层的东西，进一步精简代码，方便开发中使用。

//id 消息由谁发送
//SEL 发送什么消息
objc_msgSend(<#id self#>, <#SEL op, ...#>)

所以，我们对原有的代码简化如下：

//id obj = [NSObject alloc];
id obj = objc_msgSend([NSObject class], @selector(alloc));
//obj = [obj init];
obj = objc_msgSend(obj, @selector(init));

涉及到需要参数的函数，用runtime实现的方式是类似的。

在Dog类中有一个函数
- (void)bark:(int)times
{
    NSLog(@"叫了%d声",times);
}

其他文件中，可以作如下调用：

Dog *littleDog = [[Dog alloc] init];
objc_msgSend(littleDog, @selector(bark:), 3); 

需要指出的是，使用runtime可以调用一个类的私有方法，及时Dog.h文件中没有声明bark:方法，依然可以使用runtime调用。

使用Runtime交换方法

场景：想要在原有项目代码中，对系统类UIImage中的方法-imageNamed：添加“判断图片是否成功加载”的功能。由于原有代码中很可能多次用到过UIImage的这个方法，所以自定义方法或者重写+imageNamed:等常规思路去实现会很难或者很麻烦。
想要修改系统的方法实现，给系统方法添加新的功能，我们可以利用runtime进行方法交换。
以该场景举例，创建一个UIImage的分类，在该分类中完成如下操作即可。

#import "UIImage+LFImage.h"
#import <objc/message.h>
@implementation UIImage (LFImage)

//+load方法在将类加载进内存的时候调用，并且只会调用一次
//所以我们在该方法中进行两个方法的交换
+(void)load
{
    //获取+imageNamed:方法
    Method method1 = class_getClassMethod(self, @selector(imageNamed:));
    //获取+lf_imageNamed:方法
    Method method2 = class_getClassMethod(self, @selector(lf_imageNamed:));
    //交换方法
    method_exchangeImplementations(method1, method2);
    //完成这步之后，调用+iamgeNamed:实际调用的是+lf_imageNamed:，反之亦然
}

+(UIImage *)lf_imageNamed:(NSString *)name
{
    //加载图片
    UIImage *image = [UIImage lf_imageNamed:name];
    //由于方法已交换，所以此时如果写imageNamed: ，会造成死循环
    
    //判断是否加载成功
    if (image)
        NSLog(@"加载成功");
    else
        NSLog(@"加载失败");
    
    return image;
}

@end

这样，我们就完成了 +imageNamed: 和 lf_imageNamed: 的交换，项目中所有 +imageNamed: 的调用，其实都是调用的lf_imageNamed: 方法。

动态添加方法

动态添加方法在实际开发中并不太常用，此处做简要说明。
创建一个对象dog，并利用performSelector:调用Dog类中既没有声明有咩有实现的方法run。

Dog *dog = [[Dog alloc] init];
[dog performSelector:@selector(run)];

需要注意的是，由于Dog类中没有声明方法run，所以直接[Dog run]编译器会报错。
由于没有实现方法run，所以在程序运行的时候仍然会报错。我们需要在Dog类中做如下处理。

#import "Dog.h"
#import <objc/message.h>
@implementation Dog

//当一个对象调用了未实现的方法时，会调用该方法
//该方法用于动态添加方法
+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel
{
    NSLog(@"%@", NSStringFromSelector(sel));
    
    //判断是否为run
    if (sel == NSSelectorFromString(@"run")) {
        //__unsafe_unretained Class cls : 给哪个类添加方法
        //SEL name : 什么方法
        //IMP imp : 方法实现--方法名
        //const char *types : 方法类型
        class_addMethod(self, sel, (IMP)rrrun, "v@:");
        return YES;
    }
    
    return [super resolveInstanceMethod:sel];
}

//当一个类调用了未实现的方法
//+ (BOOL)resolveClassMethod:(SEL)sel
//{
//    
//}

//此处不会生成方法列表
void rrrun(id self, SEL _cmd) {
    NSLog(@"跑啊跑");
}
@end

动态添加属性

利用runtime动态添加属性，在实际开发中相对是比较常用的。自定义的类，我们可以自由设置属性，所以此处主要作用于系统的类。动态添加属性的本质，就是让某个属性与对象产生一个关联。
例如，我们对NSObject添加一个name属性。

NSObject *obj = [[NSObject alloc] init];
obj.name = @"对象"; //由于NSObject类没有name属性，显然此处会报错

这里给NSObject添加一个分类NSObject+Name，然后在分类中处理如下。

#import <Foundation/Foundation.h>

@interface NSObject (Name)

@property NSString *name;
//由于在分类中，@property只会生成getter、setter的声明，所以没有必要对属性进行修饰

@end

#import "NSObject+Name.h"
#import <objc/message.h>

@implementation NSObject (Name)

- (void)setName:(NSString *)name
{
    //让name属性与当前对象产生关联
    //object 需要添加属性的对象
    //key 属性名称
    //value 值
    //policy 保存策略
    /*
    OBJC_ASSOCIATION_ASSIGN = 0,
    OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC = 1,
    OBJC_ASSOCIATION_COPY_NONATOMIC = 3,
    OBJC_ASSOCIATION_RETAIN = 01401,
    OBJC_ASSOCIATION_COPY = 01403
     */
    objc_setAssociatedObject(self, @"name", @"对象", OBJC_ASSOCIATION_COPY);
}

- (NSString *)name
{
    return objc_getAssociatedObject(self, @"name");
}
@end