iOS开发进阶-Runtime简介及应用详解
前言：
我们知道Objective-C调用方法是一种发消息的机制，编译器会把 [target doMethodWith:var1];转换为
objc_msgSend(target,@selector(doMethodWith:),var1)。本文简单介绍一下Runtime概念,并着重总结一下Runtime的实用技能。
一、Runtime基本概念
- RunTime简称运行时,就是系统在运行的时候的一些机制，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，编译完成之后直接顺序执行，无任何二义性。
- 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（事实证明，在编 译阶段，OC可以调用任何函数，即使这个函数并未实现，只要申明过就不会报错。而C语言在编译阶段就会报错）。
- 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。
1、什么是runtime？
runtime是一套底层的C语言API，包含很多强大实用的C语言数据类型和C语言函数，平时我们编写的OC代码，底层都是基于runtime实现的。
runtime 是开源的，任何时候你都能从 http://opensource.apple.com. 获取。事实上查看 Objective-C 源码是理解它是如何工作的第一种方式，在这个问题上要比读苹果的文档要好。你可以下载适合 Mac OS X 10.6.2 的 objc4-437.1.tar.gz。（译注：最新objc4-551.1.tar.gz）
2、常用头文件
#import <objc/runtime.h> 包含对类、成员变量、属性、方法的操作
#import <objc/message.h> 包含消息机制
3、常用方法
class_copyIvarList（）返回一个指向类的成员变量数组的指针
class_copyPropertyList（）返回一个指向类的属性数组的指针
里面有非常丰富的方法
二、实用技能
看到上面的截图可知Runtime的强大，方法组合几乎无所不能，抛砖引玉，结合相关资料和经验总结runtime比较常用的几个技能：
1. 获取类的全部成员变量
2. 获取类的全部属性名
3. 获取类的全部方法
4. 获取类遵循的全部协议
5. 动态改变成员变量
6. 动态交换类的方法
7. 动态添加新方法
8. 让category能够添加属性
9.更便捷的归档/解档
三、具体代码实现
我们新建一个Person类。Person.h：
#import <Foundation/Foundation.h>
@protocol personDelegate <NSObject>
- (void)personPayForFun:(NSInteger)money;
@end
@interface Person : NSObject
#pragma mark -属性
@property (nonatomic,assign) id<personDelegate> delegate;
@property (nonatomic,copy) NSString *name;//姓名
@property (nonatomic,copy) NSString *sex;//性别
@property (nonatomic,assign) NSInteger age;//年龄
@property (nonatomic,assign) float height;//身高
@property (nonatomic,copy) NSString *job;//工作
@property (nonatomic,copy) NSString *native;//籍贯
#pragma mark -方法
- (void)eat;
- (void)sleep;
- (NSString *)doSomeThing;
- (NSString *)doSomeOtherThing;
@end
person.m
#import "Person.h"
#import <objc/runtime.h>
@interface Person ()<NSCoding>
@property (nonatomic,copy) NSString *education;//学历 私有变量
@end
@implementation Person
- (void)eat{
}
- (void)sleep{
NSLog(@"抓紧睡觉");
}
-(NSString *)doSomeThing{
return @"我要去爬山";
}
- (NSString *)doSomeOtherThing{
return @"我要去唱歌";
}
@end
1. 获取类的全部成员变量
runtime 可以获取一个类的所有成员变量名，包括私有的成员变量。
// 获取类的全部成员变量
- (IBAction)function1:(id)sender {
unsigned int count;
//获取成员变量的数组的指针
Ivar *ivars = class_copyIvarList([Person class], &count);
for (int i=0 ; i<count; i++) {
Ivar ivar = ivars[i];
//根据ivar获得其成员变量的名称
const char *name = ivar_getName(ivar);
//C的字符串转OC的字符串
NSString *key = [NSString stringWithUTF8String:name];
NSLog(@"%d == %@",i,key);
}
// 记得释放
free(ivars);
//如果你的成员私有,也可以获取到 比如_education
}
结果：
2. 获取类的全部属性名
同理,我们可以获取到一个类的全部属性名
//获取类的全部属性名
- (IBAction)function2:(id)sender {
unsigned int count;
//获得指向该类所有属性的指针
objc_property_t *properties = class_copyPropertyList([Person class], &count);
for (int i=0 ; i<count; i++) {
//获得该类的一个属性的指针
objc_property_t property = properties[i];
//获取属性的名称
const char *name = property_getName(property);
//将C的字符串转为OC字符串
NSString *key = [NSString stringWithUTF8String:name];
NSLog(@"%d == %@",i,key);
}
// 记得释放
free(properties);
}
打印结果：
3. 获取类的全部方法
//获取类的全部方法
- (IBAction)function3:(id)sender {
unsigned int count;
//获取指向该类的所有方法的数组指针
Method *methods = class_copyMethodList([Person class], &count);
for (int i = 0; i < count; i++) {
//获取该类的一个方法的指针
Method method = methods[i];
//获取方法
SEL methodSEL = method_getName(method);
//将方法转换为C字符串
const char *name = sel_getName(methodSEL);
//将C字符串转为OC字符串
NSString *methodName = [NSString stringWithUTF8String:name];
//获取方法参数个数
int arguments = method_getNumberOfArguments(method);
NSLog(@"%d == %@ %d",i,methodName,arguments);
}
//记得释放
free(methods);
}
打印结果：
runtime中一个方法最少有两个参数分别是 id self,SEL _cmd。
4. 获取类遵循的全部协议
//获取类遵循的全部协议
- (IBAction)function4:(id)sender {
unsigned int count;
//获取指向该类遵循的所有协议的数组指针
__unsafe_unretained Protocol **protocols = class_copyProtocolList([self class], &count);
for (int i = 0; i < count; i++) {
//获取该类遵循的一个协议指针
Protocol *protocol = protocols[i];
//获取C字符串协议名
const char *name = protocol_getName(protocol);
//C字符串转OC字符串
NSString *protocolName = [NSString stringWithUTF8String:name];
NSLog(@"%d == %@",i,protocolName);
}
//记得释放
free(protocols);
}
5. 动态改变成员变量
可以修改成员变量的值，比如讲person的名字从张三 改成李四。
//动态改变成员变量
- (IBAction)function5:(id)sender {
self.student.name = @"张三";
unsigned int count = 0;
Ivar *ivar = class_copyIvarList([self.student 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:@"_name"]) {
object_setIvar(self.student, var, @"李四");
break;
}
}
free(ivar);
// 结果变成了 李四
NSLog(@"student name %@",self.student.name);
}
结果：
2016-04-13 16:14:20.520 RunTimeDEMO[54516:3676553] student name 李四
6. 动态交换类的方法
可以直接修改自定义类或者系统类的方法。
//动态交换类两个方法
- (IBAction)function6:(id)sender {
Method m1 = class_getInstanceMethod([Person class], @selector(doSomeThing));
Method m2 = class_getInstanceMethod([Person class], @selector(doSomeOtherThing));
method_exchangeImplementations(m1, m2);
// 发现两个方交换了
NSLog(@"student do something:%@",[self.student doSomeThing]);
NSLog(@"student do doSomeOtherThing:%@",[self.student doSomeOtherThing]);
// 运行时修改的是类，不是单一对象 一次修改 在下次编译前一直有效。
Person *student2 = [Person new];
NSLog(@"student do something:%@",[student2 doSomeThing]);
NSLog(@"student do doSomeOtherThing:%@",[student2 doSomeOtherThing]);
// 也可以在类目中添加自己方法去替换 类 或者系统类的方法
[self.student sleep];
}
结果：
2016-04-13 16:17:50.841 RunTimeDEMO[54516:3676553] student do something:我要去唱歌
2016-04-13 16:17:50.841 RunTimeDEMO[54516:3676553] student do doSomeOtherThing:我要去爬山
2016-04-13 16:17:50.841 RunTimeDEMO[54516:3676553] student do something:我要去唱歌
2016-04-13 16:17:50.841 RunTimeDEMO[54516:3676553] student do doSomeOtherThing:我要去爬山
2016-04-13 16:17:50.842 RunTimeDEMO[54516:3676553] 睡个屁起来high
1、交换自己类中的两个方法：
在person中原来的方法是
-(NSString *)doSomeThing{
return @"我要去爬山";
}
- (NSString *)doSomeOtherThing{
return @"我要去唱歌";
}
- (void)sleep{
NSLog(@"抓紧睡觉");
}
查看上面的结果发现 doSomeThing和doSomeOtherThing交换了。
2、类目中添加自己方法去替换 类 或者系统类的方法
sleep方法变成了 起来high。是因为我在person的category Person+addProperty.m中替换了sleep方法：
// 该方法在类或分类在第一次加载内存的时候自动调用
+ (void)load
{
Method orginalMethod = class_getInstanceMethod([Person class], @selector(sleep));
Method newMethod = class_getInstanceMethod([Person class], @selector(noSleep));
method_exchangeImplementations(orginalMethod, newMethod);
}
- (void)noSleep{
NSLog(@"睡个屁起来high");
}
7. 动态添加新方法
我们给person添加一个fromCity: 的方法：
//动态添加方法
- (IBAction)function7:(id)sender {
class_addMethod([self.student class], @selector(fromCity:), (IMP)fromCityAnswer, "v@:@");
if ([self.student respondsToSelector:@selector(fromCity:)]) {
//Method method = class_getInstanceMethod([self.xiaoMing class], @selector(guess));
[self.student performSelector:@selector(fromCity:) withObject:@"广州"];
} else{
NSLog(@"无法告诉你我从哪儿来");
}
}
void fromCityAnswer(id self,SEL _cmd,NSString *str){
NSLog(@"我来自:%@",str);
}
这里参数地方说明一下：
(IMP) fromCityAnswer 意思是fromCityAnswer的地址指针;
"v@:" 意思是，v代表无返回值void，如果是i则代表int；@代表 id sel; : 代表 SEL _cmd;
“v@:@” 意思是，一个参数的没有返回值。
控制台结果：
2016-04-13 16:27:59.401 RunTimeDEMO[54516:3676553] 我来自:广州
8. 让category能够添加属性
通过runtime 可以让category添加属性。是不是很棒的技能。
1、创建一个person的 category。
Person+addProperty.h
#import "Person.h"
@interface Person (addProperty)
// 英文名
@property (nonatomic, copy) NSString *englishName;
@end
2、Person+addProperty.m 中动态添加属性和实现方法
#import "Person+addProperty.h"
#import <objc/runtime.h>
@implementation Person (addProperty)
char eName;
- (void)setEnglishName:(NSString *)englishName
{
objc_setAssociatedObject(self, &eName, englishName, OBJC_ASSOCIATION_COPY_NONATOMIC);
}
-(NSString *)englishName
{
return objc_getAssociatedObject(self, &eName);
}
3、使用english属性 而原来person 是没有EnglishName这个属性的。
self.student.englishName = @"xiaoMu Wang";
NSLog(@"Student English name is %@",self.student.englishName);
9.更便捷的归档/解档
归档是存取数据的常用方法 参考：iOS归档
但是对于自定义对象的话在遵循NSCoding 协议，重写两个方法时候比较麻烦。
runtime有更好的方法解决这个问题，并且实现字典模型的自动转换。
在person.m中实现下面两个方法：
//注意：归档解档需要遵守<NSCoding>协议，实现以下两个方法
- (void)encodeWithCoder:(NSCoder *)encoder{
//归档存储自定义对象
unsigned int count = 0;
//获得指向该类所有属性的指针
objc_property_t *properties = class_copyPropertyList([Person class], &count);
for (int i =0; i < count; i ++) {
//获得
objc_property_t property = properties[i];
//根据objc_property_t获得其属性的名称--->C语言的字符串
const char *name = property_getName(property);
NSString *key = [NSString stringWithUTF8String:name];
// 编码每个属性,利用kVC取出每个属性对应的数值
[encoder encodeObject:[self valueForKeyPath:key] forKey:key];
}
}
- (instancetype)initWithCoder:(NSCoder *)decoder{
//归档存储自定义对象
unsigned int count = 0;
//获得指向该类所有属性的指针
objc_property_t *properties = class_copyPropertyList([Person class], &count);
for (int i =0; i < count; i ++) {
objc_property_t property = properties[i];
//根据objc_property_t获得其属性的名称--->C语言的字符串
const char *name = property_getName(property);
NSString *key = [NSString stringWithUTF8String:name];
//解码每个属性,利用kVC取出每个属性对应的数值
[self setValue:[decoder decodeObjectForKey:key] forKeyPath:key];
}
return self;
}
代码调用：
//更便捷的归档/解档
- (IBAction)function9:(id)sender {
Person *person = [[Person alloc] init];
person.name = @"小木—boy";
person.sex = @"男";
person.age = 25;
person.height = 180;
person.job = @"iOS工程师";
person.native = @"北京";
NSString *docPath = [NSSearchPathForDirectoriesInDomains(NSDocumentDirectory, NSUserDomainMask, YES) lastObject];
NSString *path = [NSString stringWithFormat:@"%@/archive",docPath];
[NSKeyedArchiver archiveRootObject:person toFile:path];
Person *unarchiverPerson = [NSKeyedUnarchiver unarchiveObjectWithFile:path];
NSLog(@"unarchiverPerson == %@ %@",path,unarchiverPerson);
}
控制台结果：
调用结果
读完本文，相信你已经对runtime有了个比较简单的认识。demo稍后更新。
demo.png
源码地址：
** * https://github.com/yinwentao/RunTimeDEMO.git * **
