iOS runtime详解

2018-10-24 本文已影响0人叫我小黑

引导

runtime是运行时，对于从事iOS开发，想要深入学习OC的人，runtime是必须熟悉掌握的东西。

runtime的概念

Objective-C 是基于 C 的，它为 C 添加了面向对象的特性。它将很多静态语言在编译和链接时期做的事放到了runtime 运行时来处理，可以说runtime是我们Objective-C幕后工作者。

runtime（简称运行时），是一套 纯C(C和汇编写的) 的API。而OC就是运行时机制，也就是在运行时候的一些机制，其中最主要的是消息机制。
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。
OC的函数调用成为消息发送，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，只有当运行的时候才会报错，这是因为OC是运行时动态调用的。而C语言调用未实现的函数就会报错。

runtime的消息机制

我们写的OC代码在运行的时候也是转换成了runtime方式运行的。任何方法调用本质：就是发送一个消息（用runtime发送消息，OC底层实现通过runtime实现）。
消息机制原理：对象根据方法编号SEL去映射表查找对应的方法实现。
每一个OC的方法，底层必然有一个与之对应的runtime方法。

简单示例：
验证：方法调用，是否真的是转换为消息机制？
必须要导入头文件 #import<objc/message.h>
注解1：我们导入系统的头文件，一般用尖括号。
注解2：OC 解决消息机制方法提示步骤【查找build setting -> 搜索msg -> objc_msgSend（YES --> NO）】
注解3：最终生成消息机制,编译器做的事情，最终代码，需要把当前代码重新编译，用xcode编译器，【clang -rewrite-objc main.m 查看最终生成代码】，示例：cd main.m --> 输入前面指令，就会生成 .opp文件(C++代码)
注解4：这里一般不会直接导入<objc/runtime.h>
示例代码：OC 方法-->runtime 方法

说明: eat(无参) 和 run(有参) 是 Person模型类中的私有方法「可以帮我调用私有方法」；

// Person *p = [Person alloc];
// 底层的实际写法
Person *p = objc_msgSend(objc_getClass("Person"), sel_registerName("alloc"));

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

// 调用对象方法（本质：让对象发送消息）
//[p eat];

// 本质：让类对象发送消息
objc_msgSend(p, @selector(eat));
objc_msgSend([Person class], @selector(run:),20);

//--------------------------- <#我是分割线#> ------------------------------//
// 也许下面这种好理解一点

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

// objc = [objc init];
objc = objc_msgSend(objc, @selector(init));

runtime 方法调用流程「消息机制」

消息机制方法调用流程

怎么去调用类方法和实例方法，实例方法：(保存到类对象的方法列表) ，类方法：(保存到元类(Meta Class)中方法列表)。
1.OC在向一个对象发送消息时，runtime库会根据对象的isa指针找到该对象对应的类或其父类中查找方法。
2.注册方法编号（这里用方法编号的好处，可以快速查找）。
3.根据方法编号去查找对应方法。
4.找到只是最终函数实现地址，根据地址去方法区调用对应函数。

一个objc 对象的 isa 的指针指向什么？有什么作用？

每一个对象内部都有一个isa指针，这个指针是指向它的真实类型，根据这个指针就能知道将来调用哪个类的方法。

runtime 常见作用

动态交换两个方法的实现
动态添加属性
实现字典转模型的自动转换
发送消息
动态添加方法
拦截并替换方法
实现 NSCoding 的自动归档和解档

runtime 常用开发应用场景「工作掌握」

runtime 交换方法

应用场景：当第三方框架或者系统原生方法功能不能满足我们的时候，我们可以在保持系统原有方法功能的基础上，添加额外的功能。
需求：加载一张图片直接用[UIImage imageNamed:@"image"];是无法知道到底有没有加载成功。给系统的imageNamed添加额外功能（是否加载图片成功）。
方案一：继承系统的类，重写方法.（弊端：每次使用都需要导入）
方案二：使用 runtime，交换方法.
实现步骤：
1.给系统的方法添加分类
2.自己实现一个带有扩展功能的方法
3.交换方法,只需要交换一次

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    // 方案一：先搞个分类，定义一个能加载图片并且能打印的方法+ (instancetype)imageWithName:(NSString *)name;
    // 方案二：交换 imageNamed 和 ln_imageNamed 的实现，就能调用 imageNamed，间接调用 ln_imageNamed 的实现。
    UIImage *image = [UIImage imageNamed:@"123"];
}

#import <objc/message.h> 
@implementation UIImage (Image)
/**
 load方法: 把类加载进内存的时候调用,只会调用一次
 方法应先交换，再去调用
 */
+ (void)load {

    // 1.获取 imageNamed方法地址
    // class_getClassMethod（获取某个类的方法）
    Method imageNamedMethod = class_getClassMethod(self, @selector(imageNamed:));
    // 2.获取 ln_imageNamed方法地址
    Method ln_imageNamedMethod = class_getClassMethod(self, @selector(ln_imageNamed:));

    // 3.交换方法地址，相当于交换实现方式;「method_exchangeImplementations 交换两个方法的实现」
    method_exchangeImplementations(imageNamedMethod, ln_imageNamedMethod);
}

/**
 看清楚下面是不会有死循环的
 调用 imageNamed => ln_imageNamed
 调用 ln_imageNamed => imageNamed
 */
// 加载图片 且 带判断是否加载成功
+ (UIImage *)ln_imageNamed:(NSString *)name {

    UIImage *image = [UIImage ln_imageNamed:name];
    if (image) {
        NSLog(@"runtime添加额外功能--加载成功");
    } else {
        NSLog(@"runtime添加额外功能--加载失败");
    }
    return image;
}

/**
 不能在分类中重写系统方法imageNamed，因为会把系统的功能给覆盖掉，而且分类中不能调用super
 所以第二步，我们要 自己实现一个带有扩展功能的方法.
 + (UIImage *)imageNamed:(NSString *)name {

 }
 */
@end

// 打印输出
2017-02-17 17:52:14.693 runtime[12761:543574] runtime添加额外功能--加载成功

总结：我们交换两个方法地址指向，必须在系统的imageNamed:方法调用前，所以讲代码卸载分类的load方法中，最后当运行的时候系统的方法就会去找我们的方法的实现。

runtime给分类动态添加属性

原理：给一个类声明属性，其实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类存空间。

应用场景：给系统的类添加属性的时候，可以使用runtime动态添加属性方法。
注解：系统 NSObject 添加一个分类，我们知道在分类中是不能够添加成员属性的，虽然我们用了@property，但是仅仅会自动生成get和set方法的声明，并没有带下划线的属性和方法实现生成。但是我们可以通过runtime就可以做到给它方法的实现。

需求：给系统 NSObject 类动态添加属性 name 字符串。

案例代码：方法+调用+打印

@interface NSObject (Property)

// @property分类:只会生成get,set方法声明,不会生成实现,也不会生成下划线成员属性
@property NSString *name;
@property NSString *height;
@end

@implementation NSObject (Property)

- (void)setName:(NSString *)name {

    // objc_setAssociatedObject（将某个值跟某个对象关联起来，将某个值存储到某个对象中）
    // object:给哪个对象添加属性
    // key:属性名称
    // value:属性值
    // policy:保存策略
    objc_setAssociatedObject(self, @"name", name, OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC);
}

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

// 调用
NSObject *objc = [[NSObject alloc] init];
objc.name = @"123";
NSLog(@"runtime动态添加属性name==%@",objc.name);

// 打印输出
2017-02-17 19:37:10.530 runtime[12761:543574] runtime动态添加属性--name == 123

总结：给属性赋值的本质其实就是让属性与一个对象产生关联，所以要个NSObject的分类的name属性赋值就是让name和NSObject产生关联，runtime可以做到这一点。

runtime字典转模型

字典转模型的方式:

一个一个给模型属性赋值
字典转模型KVC实现
1、KVC字典转模型弊端：必须保证，模型中的属性和字典中的key一一对应
2、如果不一致，就会调用[<Status 0x7fa74b545d60> setValue:forUndefinedKey:] 报key找不到的错。
3、分析：模型中的属性和字典中的key不一一对应，系统就会调用setValue:forUndefinedKey:报错。
4、解决：重写对象的setValue:forUndefinedKey:，把系统的方法覆盖，就能继续使用KVC字典转模型。
字典转模型Runtime实现
思路：利用运行时，遍历模型中的所有属性，根据模型中的属性名，去字典中查找key，取出对应的值，给模型的属性赋值（注：字典中的取值，不一定会全部取出来）。

考虑情况：
1、当字典中的key 和模型的属性匹配不上。
2、模型中嵌套模型（模型属性是另一个模型对象)。
3、模型的属性是一个数组，数组中是一个个模型对象。

注解：字典中的key和模型的属性不对应的情况有两种，一种是字典的键值对大于模型的属性数量，这时候我们不需要任何处理，因为runtime是先遍历模型所有属性，再去字典中根据属性名找对应的值进行赋值，多余的键值对不需要去看；另外一种情况是模型属性数量大于字典中的键值对，这时候由于属性没有对应值会被赋值为nil，就会导致crash,只需加一个判断即可。

实现步骤：提供一个NSObject分类，专门字典转模型，以后所有模型都可以通过这个分类实现字典转模型。

MJExtension字典转模型实现也是通过底层对runtime进行封装，才可以把模型中所有属性遍历出来。

字典转模型Runtime方式实现

1、runtime字典转为模型 -- 字典中的key和模型的属性不匹配(模型属性数量大于字典键值对)，代码如下:

// Runtime:根据模型中属性,去字典中取出对应的value给模型属性赋值
// 思路：遍历模型中所有属性->使用运行时
+ (instancetype)modelWithDict:(NSDictionary *)dict
{
    // 1.创建对应的对象
    id objc = [[self alloc] init];

    // 2.利用runtime给对象中的属性赋值
    /**
     class_copyIvarList: 获取类中的所有成员变量
     Ivar：成员变量
     第一个参数：表示获取哪个类中的成员变量
     第二个参数：表示这个类有多少成员变量，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。
     count: 成员变量个数
     */
    unsigned int count = 0;
    // 获取类中的所有成员变量
    Ivar *ivarList = class_copyIvarList(self, &count);

    // 遍历所有成员变量
    for (int i = 0; i < count; i++) {
        // 根据角标，从数组取出对应的成员变量
        Ivar ivar = ivarList[i];

        // 获取成员变量名字
        NSString *ivarName = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getName(ivar)];

        // 处理成员变量名->字典中的key(去掉 _ ,从第一个角标开始截取)
        NSString *key = [ivarName substringFromIndex:1];

        // 根据成员属性名去字典中查找对应的value
        id value = dict[key];

        // 【如果模型属性数量大于字典键值对数理，模型属性会被赋值为nil】
        // 而报错 (could not set nil as the value for the key age.)
        if (value) {
            // 给模型中属性赋值
            [objc setValue:value forKey:key];
        }

    }

    return objc;
}

注这里在获取模型类中的所有属性名，是采取 class_copyIvarList 先获取成员变量（以下划线开头），然后再处理成员变量名->字典中的key(去掉 _ ,从第一个角标开始截取) 得到属性名。
原因：
Ivar：成员变量,以下划线开头，Property 属性
获取类里面属性 class_copyPropertyList
获取类中的所有成员变量 class_copyIvarList

{
    int _a; // 成员变量
}

@property (nonatomic, assign) NSInteger attitudes_count; // 属性

这里有成员变量，就不会漏掉属性；如果有属性，可能会漏掉成员变量；

使用runtime字典转模型获取模型属性名的时候，最好获取成员属性名Ivar因为可能会有个属性是没有setter和getter方法的。

2、runtime字典转模型--模型中嵌套模型(模型属性是另外一个模型对象)，代码如下：

+ (instancetype)modelWithDict2:(NSDictionary *)dict
{
    // 1.创建对应的对象
    id objc = [[self alloc] init];

    // 2.利用runtime给对象中的属性赋值
    unsigned int count = 0;
    // 获取类中的所有成员变量
    Ivar *ivarList = class_copyIvarList(self, &count);

    // 遍历所有成员变量
    for (int i = 0; i < count; i++) {
        // 根据角标，从数组取出对应的成员变量
        Ivar ivar = ivarList[i];

        // 获取成员变量名字
        NSString *ivarName = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getName(ivar)];
        // 获取成员变量类型
        NSString *ivarType = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getTypeEncoding(ivar)];

        // 替换: @\"User\" -> User
        ivarType = [ivarType stringByReplacingOccurrencesOfString:@"\"" withString:@""];
        ivarType = [ivarType stringByReplacingOccurrencesOfString:@"@" withString:@""];

        // 处理成员属性名->字典中的key(去掉 _ ,从第一个角标开始截取)
        NSString *key = [ivarName substringFromIndex:1];

        // 根据成员属性名去字典中查找对应的value
        id value = dict[key];

        //--------------------------- <#我是分割线#> ------------------------------//
        //
        // 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,并且是自定义对象才需要转换
        if ([value isKindOfClass:[NSDictionary class]] && ![ivarType hasPrefix:@"NS"]) {

            // 字典转换成模型 userDict => User模型, 转换成哪个模型
            // 根据字符串类名生成类对象
            Class modelClass = NSClassFromString(ivarType);

            if (modelClass) { // 有对应的模型才需要转
                // 把字典转模型
                value = [modelClass modelWithDict2:value];
            }
        }

        // 给模型中属性赋值
        if (value) {
            [objc setValue:value forKey:key];
        }
    }
    return objc;
}

3、runtime字典转模型--数组中装着模型(模型的属性是一个数组，数组中是字典模型对象)，代码如下：

// Runtime:根据模型中属性,去字典中取出对应的value给模型属性赋值
// 思路：遍历模型中所有属性->使用运行时
+ (instancetype)modelWithDict3:(NSDictionary *)dict
{
    // 1.创建对应的对象
    id objc = [[self alloc] init];

    // 2.利用runtime给对象中的属性赋值
    unsigned int count = 0;
    // 获取类中的所有成员变量
    Ivar *ivarList = class_copyIvarList(self, &count);

    // 遍历所有成员变量
    for (int i = 0; i < count; i++) {
        // 根据角标，从数组取出对应的成员变量
        Ivar ivar = ivarList[i];

        // 获取成员变量名字
        NSString *ivarName = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getName(ivar)];

        // 处理成员属性名->字典中的key(去掉 _ ,从第一个角标开始截取)
        NSString *key = [ivarName substringFromIndex:1];

        // 根据成员属性名去字典中查找对应的value
        id value = dict[key];


        //--------------------------- <#我是分割线#> ------------------------------//
        //

        // 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
            // arrayContainModelClass 提供一个协议，只要遵守这个协议的类，都能把数组中的字典转模型
            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 modelWithDict3:dict];
                    [arrM addObject:model];
                }

                // 把模型数组赋值给value
                value = arrM;

            }
        }

        // 如果模型属性数量大于字典键值对数理，模型属性会被赋值为nil,而报错
        if (value) {
            // 给模型中属性赋值
            [objc setValue:value forKey:key];
        }
    }
    return objc;
}

总结：我们既然能获取到属性类型，那就可以拦截到模型的那个数组属性，进而对数组中每个模型遍历并字典转模型，但是我们不知道数组中的模型都是什么类型，我们可以声明一个方法，该方法目的不是让其调用，而是让其实现并返回模型的类型。

runtime添加方法

应用场景:如果一个类的方法非常多，加载类到内存的时候比较耗资源，需要给每个方法生成映射表，可以使用动态给某个类添加方法解决。

注解：OC中使用的懒加载，当用到的时候才去加载它，实际上只要一个类实现了某个方法，就会被加载到内存。当我们不想加载那么多方法的时候，就可以使用runtime动态的添加方法。

需求：runtime动态添加方法处理调用一个未实现的方法和去除报错。

案例代码：方法+调用+打印输出

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];   
    Person *p = [[Person alloc] init];
    // 默认person，没有实现run:方法，可以通过performSelector调用，但是会报错。
    // 动态添加方法就不会报错
    [p performSelector:@selector(run:) withObject:@10];
}

@implementation Person
// 没有返回值,1个参数
// void,(id,SEL)
void aaa(id self, SEL _cmd, NSNumber *meter) {
    NSLog(@"跑了%@米", meter);
}

// 任何方法默认都有两个隐式参数,self,_cmd（当前方法的方法编号）
// 什么时候调用:只要一个对象调用了一个未实现的方法就会调用这个方法,进行处理
// 作用:动态添加方法,处理未实现
+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel
{
    // [NSStringFromSelector(sel) isEqualToString:@"run"];
    if (sel == NSSelectorFromString(@"run:")) {
        // 动态添加run方法
        // class: 给哪个类添加方法
        // SEL: 添加哪个方法，即添加方法的方法编号
        // IMP: 方法实现 => 函数 => 函数入口 => 函数名（添加方法的函数实现（函数地址））
        // type: 方法类型，(返回值+参数类型) v:void @:对象->self :表示SEL->_cmd
        class_addMethod(self, sel, (IMP)aaa, "v@:@");
        return YES;
    }
    return [super resolveInstanceMethod:sel];
}
@end

// 打印输出
2017-02-17 19:05:03.917 runtime[12761:543574] runtime动态添加方法--跑了10米

动态变量控制

现在有一个Person的类，创建xiaoming对象

动态获取xiaoming类中的所有属性(包括私有的)
Ivar *ivar = class_copyIvarList([self.xiaoming class], &count);
遍历属性找到对应的name字段
const char *varName = ivar_getName(var);
修改对应的字段值为20
object_setIvar(self.xiaoMing, var, @"20");
代码

-(void)answer{
  unsigned int count = 0;
  Ivar *ivar = class_copyIvarList([self.xiaoMing class], &count);
  for (int i = 0; i<count; i++) {
      Ivar var = ivar[i];
      const char *varName = ivar_getName(var);
      NSString *name = [NSString stringWithUTF8String:varName];
      if ([name isEqualToString:@"_age"]) {
          object_setIvar(self.xiaoMing, var, @"20");
          break;
      }
  }
  NSLog(@"XiaoMing's age is %@",self.xiaoMing.age);
}

实现NSCoding的自动归档和解档

实现自定义的模型持久化的过程，如果一个模型有许多个属性，需要对每个属性都实现一遍encodeObject 和 decodeObjectForKey方法，当遇到这样的模型有很多个，这是一件十分麻烦的事情，下面介绍简单的实现方法。

假设现在有一个Movie类，有3个属性。先看下 .h文件

// Movie.h文件
//1. 如果想要当前类可以实现归档与反归档，需要遵守一个协议NSCoding
@interface Movie : NSObject<NSCoding>  
@property (nonatomic, copy) NSString *movieId;
@property (nonatomic, copy) NSString *movieName;
@property (nonatomic, copy) NSString *pic_url;
@end

如果是正常写法， .m 文件应该是这样的：

// Movie.m文件
@implementation Movie
- (void)encodeWithCoder:(NSCoder *)aCoder
{
   [aCoder encodeObject:_movieId forKey:@"id"];
   [aCoder encodeObject:_movieName forKey:@"name"];
   [aCoder encodeObject:_pic_url forKey:@"url"];
}
- (id)initWithCoder:(NSCoder *)aDecoder
{
   if (self = [super init]) {
       self.movieId = [aDecoder decodeObjectForKey:@"id"];
       self.movieName = [aDecoder decodeObjectForKey:@"name"];
       self.pic_url = [aDecoder decodeObjectForKey:@"url"];
   }
   return self;
}
@end

如果这里有100个属性，难道我们也只能把100个属性都给写一遍吗。
使用runtime让我们有更简便的方法

#import "Movie.h"
#import <objc/runtime.h>
@implementation Movie
- (void)encodeWithCoder:(NSCoder *)encoder
{
   unsigned int count = 0;
   Ivar *ivars = class_copyIvarList([Movie class], &count);

   for (int i = 0; i<count; i++) {
       // 取出i位置对应的成员变量
       Ivar ivar = ivars[i];
       // 查看成员变量
       const char *name = ivar_getName(ivar);
       // 归档
       NSString *key = [NSString stringWithUTF8String:name];
       id value = [self valueForKey:key];
       [encoder encodeObject:value forKey:key];
   }
   free(ivars);
}
- (id)initWithCoder:(NSCoder *)decoder
{
   if (self = [super init]) {
       unsigned int count = 0;
       Ivar *ivars = class_copyIvarList([Movie class], &count);
       for (int i = 0; i<count; i++) {
       // 取出i位置对应的成员变量
       Ivar ivar = ivars[i];
       // 查看成员变量
       const char *name = ivar_getName(ivar);
      // 归档
      NSString *key = [NSString stringWithUTF8String:name];
     id value = [decoder decodeObjectForKey:key];
      // 设置到成员变量身上
       [self setValue:value forKey:key];

       }
       free(ivars);
   } 
   return self;
}
@end

这样的方式实现，不管有多少个属性，写这几行代码就搞定了。如果嫌代码有点多，有更加简便的方法：两句代码搞定。

#import "Movie.h"
#import <objc/runtime.h>
#define encodeRuntime(A) \
\
unsigned int count = 0;\
Ivar *ivars = class_copyIvarList([A class], &count);\
for (int i = 0; i<count; i++) {\
Ivar ivar = ivars[i];\
const char *name = ivar_getName(ivar);\
NSString *key = [NSString stringWithUTF8String:name];\
id value = [self valueForKey:key];\
[encoder encodeObject:value forKey:key];\
}\
free(ivars);\
\
#define initCoderRuntime(A) \
\
if (self = [super init]) {\
unsigned int count = 0;\
Ivar *ivars = class_copyIvarList([A class], &count);\
for (int i = 0; i<count; i++) {\
Ivar ivar = ivars[i];\
const char *name = ivar_getName(ivar);\
NSString *key = [NSString stringWithUTF8String:name];\
id value = [decoder decodeObjectForKey:key];\
[self setValue:value forKey:key];\
}\
free(ivars);\
}\
return self;\
\
@implementation Movie
- (void)encodeWithCoder:(NSCoder *)encoder
{
   encodeRuntime(Movie)
}
- (id)initWithCoder:(NSCoder *)decoder
{
   initCoderRuntime(Movie)
}
@end

优化：上面是encodeWithCoder 和 initWithCoder这两个方法抽成宏。我们可以把这两个宏单独放到一个文件里面，这里以后需要进行数据持久化的模型都可以直接使用这两个宏。

runtime下Class的各项操作

下面是 runtime 下Class的常见方法及带有使用示例代码。各项操作，【转载原著】http://www.jianshu.com/p/46dd81402f63

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]);
}

获得协议列表

__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]);
}

现在有一个Person类，和person创建的xiaoming对象,有test1和test2两个方法

获得类方法

Class PersonClass = object_getClass([Person class]);
SEL oriSEL = @selector(test1);
Method oriMethod = _class_getMethod(xiaomingClass, oriSEL);

获得实例方法

Class PersonClass = object_getClass([xiaoming class]);
SEL oriSEL = @selector(test2);
Method cusMethod = class_getInstanceMethod(xiaomingClass, oriSEL);

添加方法

BOOL addSucc = class_addMethod(xiaomingClass, oriSEL, method_getImplementation(cusMethod), method_getTypeEncoding(cusMethod));

替换原方法实现

class_replaceMethod(toolClass, cusSEL, method_getImplementation(oriMethod), method_getTypeEncoding(oriMethod));

交换原方法实现

method_exchangeImplementations(oriMethod, cusMethod);

常用方法

// 得到类的所有方法
    Method *allMethods = class_copyMethodList([Person class], &count);
// 得到所有成员变量
    Ivar *allVariables = class_copyIvarList([Person class], &count);
// 得到所有属性
    objc_property_t *properties = class_copyPropertyList([Person class], &count);
// 根据名字得到类变量的Ivar指针，但是这个在OC中好像毫无意义
Ivar oneCVIvar = class_getClassVariable([Person class], name);
// 根据名字得到实例变量的Ivar指针
    Ivar oneIVIvar = class_getInstanceVariable([Person class], name);
// 找到后可以直接对私有变量赋值
    object_setIvar(_per, oneIVIvar, @"Mike");//强制修改name属性
/* 动态添加方法：
     第一个参数表示Class cls 类型；
     第二个参数表示待调用的方法名称；
     第三个参数(IMP)myAddingFunction，IMP是一个函数指针，这里表示指定具体实现方法myAddingFunction；
     第四个参数表方法的参数，0代表没有参数；
     */
    class_addMethod([_per class], @selector(sayHi), (IMP)myAddingFunction, 0);
// 交换两个方法
    method_exchangeImplementations(method1, method2);

// 关联两个对象
objc_setAssociatedObject(id object, const void *key, id value, objc_AssociationPolicy policy)
/*
 id object                     :表示关联者，是一个对象，变量名理所当然也是object
 const void *key               :获取被关联者的索引key
 id value                      :被关联者，这里是一个block
 objc_AssociationPolicy policy : 关联时采用的协议，有assign，retain，copy等协议，一般使用OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC
*/

runtime 几个参数概念

1、objc_msgSend
这是个最基本的用于发送消息的函数
其实编译器会根据情况在objc_msgSend， objc_msgSend_stret,objc_msgSendSuper，或objc_msgSendSuper_stret 四个方法中选择一个来调用。如果消息是传递给超类，那么会调用名字带有Super的函数；如果消息返回值是数据结构而不是简单值时，那么会调用名字带有stret的函数。

2、SEL
objc_msgSend函数第二个参数类型为SEL，它是selector在Objc中的表示类型（Swift中是Selector类）。selector是方法选择器，可以理解为区分方法的ID，而这个ID的数据结构是SEL:
typedef struct objc_selector *SEL;
其实它就是个映射到方法的C字符串，你可以用Objc编译器命令@selector()或者Runtime系统的sel_registerName函数来获得一个SEL类型的方法选择器。

3、id
objc_msgSend第一个参数类型为id，大家对它都不陌生，它是一个指向类实例的指针：
typedef struct objc_object *id;
那objc_object又是啥呢：
struct objc_object { Class isa; };
objc_object结构体包含一个isa指针，根据isa指针就可以顺藤摸瓜找到对象所属的类。

4、runtime.h中Class的定义

struct objc_class {
    Class isa  OBJC_ISA_AVAILABILITY;//每个Class都有一个isa指针

#if !__OBJC2__
    Class super_class                                        OBJC2_UNAVAILABLE;//父类
    const char *name                                         OBJC2_UNAVAILABLE;//类名
    long version                                             OBJC2_UNAVAILABLE;//类版本
    long info                                                OBJC2_UNAVAILABLE;//!*!供运行期使用的一些位标识。如：CLS_CLASS (0x1L)表示该类为普通class; CLS_META(0x2L)表示该类为metaclass等(runtime.h中有详细列出)
    long instance_size                                       OBJC2_UNAVAILABLE;//实例大小
    struct objc_ivar_list *ivars                             OBJC2_UNAVAILABLE;//存储每个实例变量的内存地址
    struct objc_method_list **methodLists                    OBJC2_UNAVAILABLE;//!*!根据info的信息确定是类还是实例，运行什么函数方法等
    struct objc_cache *cache                                 OBJC2_UNAVAILABLE;//缓存
    struct objc_protocol_list *protocols                     OBJC2_UNAVAILABLE;//协议
#endif

} OBJC2_UNAVAILABLE;

可以看到运行时一个类还关联了它的超类指针，类名，成员变量，方法，缓存，还有附属的协议。
在objc_class结构体中：ivars是objc_ivar_list指针；methodLists是指向objc_method_list指针的指针。也就是说可以动态修改*methodLists的值来添加成员方法，这也是Category实现的原理。

面试题

1、什么是 method swizzling（俗称黑魔法）

简单说就是进行方法交换
在Objective-C中调用一个方法，其实是向一个对象发送消息，查找消息的唯一依据是selector的名字。利用Objective-C的动态特性，可以实现在运行时偷换selector对应的方法实现，达到给方法挂钩的目的
每个类都有一个方法列表，存放着方法的名字和方法实现的映射关系，selector的本质其实就是方法名，IMP有点类似函数指针，指向具体的Method实现，通过selector就可以找到对应的IMP。

1738688-2b0484c79165c45b.jpeg

交换方法的几种实现方式
- 利用 method_exchangeImplementations 交换两个方法的实现
- 利用 class_replaceMethod 替换方法的实现
- 利用 method_setImplementation 来直接设置某个方法的IMP。
  
  1738688-d1d965b31b69ab01.jpeg

参考：
Runtime Method Swizzling开发实例汇总（持续更新中）
OC运行时黑魔法 Method Swizzling

2、下面的代码输出什么?

@implementation Son : NSObject
- (id)init
{
    self = [super init];
    if (self) {
        NSLog(@"%@", NSStringFromClass([self class]));
        NSLog(@"%@", NSStringFromClass([super class]));
    }
    return self;
}
@end

答案：都输出 Son

class获取当前方法的调用者的类，superClass获取当前方法的调用者的父类，super仅仅是一个编译指示器，就是给编译器看的，不是一个指针。
本质：只要编译器看到super这个标志，就会让当前对象去调用父类方法，本质还是当前对象在调用这个题目主要是考察关于objc中对self和super的理解：
self是类的隐藏参数，指向当前调用方法的这个类的实例。而super本质是一个编译器标示符，和self是指向的同一个消息接受者
当使用self调用方法时，会从当前类的方法列表中开始找，如果没有，就从父类中再找；
而当使用super时，则从父类的方法列表中开始找。然后调用父类的这个方法
调用[self class]时，会转化成objc_msgSend函数

id objc_msgSend(id self, SEL op, ...)
- 调用 `[super class]`时，会转化成 `objc_msgSendSuper` 函数.

id objc_msgSendSuper(struct objc_super *super, SEL op, ...)
第一个参数是 objc_super 这样一个结构体，其定义如下
 struct objc_super {
 __unsafe_unretained id receiver;
 __unsafe_unretained Class super_class;
 };

第一个成员是 receiver, 类似于上面的 objc_msgSend函数第一个参数self
第二个成员是记录当前类的父类是什么，告诉程序从父类中开始找方法，找到方法后，最后内部是使用 objc_msgSend(objc_super->receiver, @selector(class))去调用， 此时已经和[self class]调用相同了，故上述输出结果仍然返回 Son

objc Runtime 开源代码对- (Class)class方法的实现
-(Class)class { return object_getClass(self); 
}

程序员的最爱（不点进去你会后悔的）

【译文 & 源码】
【工具类】