Swift runtime
Swift runtime
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前言
我的另一篇文章关于Objective-CiOS Runtime简介，可以参考着阅读。
我们都知道Objective-C是一门动态语言，其动态特性主要依赖于runtime。但是Swift是一门静态语言，那么我们常常说起的Swift runtime是怎么回事呢？其实纯Swift是没有动态性的，Swift runtime是指Swift中的属性或者方法在一些修饰符修饰，继承自NSObject的时候，可以使用runtime API进行相关的调用，下面我们就来详细的分析一下。
1. Runtime API
本章节不是介绍Runtime API的，而是通过Runtime API获取Swift类中的方法和属性。
1.1 初步探索
首先我们创建一个macOS命令行工程，语言选择Swift，然后在main.swift中定义一个Swift类，代码如下：
class Teacher {
var age: Int = 18
func teach(){
print("teach")
}
}
然后编写一个test方法，在该方法中使用Runtime API去获取上面定义的类方法和属性列表。（注意在Swift中使用Runtime的时候是不需要import的）
func test(){
var methodCount:UInt32 = 0
let methodlist = class_copyMethodList(Teacher.self, &methodCount)
for i in 0..<numericCast(methodCount) {
if let method = methodlist?[i]{
let methodName = method_getName(method);
print("方法列表：\(String(describing: methodName))")
}else{
print("not found method");
}
}
var count:UInt32 = 0
let proList = class_copyPropertyList(Teacher.self, &count)
for i in 0..<numericCast(count) {
if let property = proList?[i]{
let propertyName = property_getName(property);
print("属性列表：\(String(utf8String: propertyName)!)")
}else{
print("not found property");
}
}
print("test run")
}
test()
运行，打印结果：
image
根据打印结果我们可以知道，此时并没有打印任何方法和属性的列表。
接下来我们修改一下我们的类：
class Teacher {
@objc var age: Int = 18
@objc func teach(){
print("teach")
}
}
image
此时我们可以看到即打印了方列表也打印了属性列表。但是在Swift 方法（函数）调度我们提到过，如果在Swift类中只是添加了@objc修饰并不能OC中被调用。如果需要在OC中调用还需要继承自NSObject，那么我们修改代码如下：
class Teacher: NSObject {
var age: Int = 18
func teach(){
print("teach")
}
}
image
此处只是打印了一个init方法，我们再次修改类
class Teacher: NSObject {
@objc var age: Int = 18
@objc func teach(){
print("teach")
}
}
运行，打印结果：
image
此时我们可以看到我们想要的都打印了，其实为了在Swift方法中具有动态性，还可以给方法添加dynamic关键字进行修饰。打印结果与上面是一样的。关于方法的调度加了什么关键字会有不同的调度方式，具体还是去参考我的另一篇文章Swift 方法（函数）调度
说了这些有什么用呢？其实从最开始的纯Swift类的什么都没打印到最后打印了方法列表和属性列表，我们正在一步一步的引入Runtime在Swift中怎么使用，以及其关联性。
1.2 在objc源码工程中调试
下面我们打开一份可编译的objc源码，没有的可以去LGCooci的GitHub下载objc4_debug。由于升级了Xcode此时我使用的是objc4-881.2
新建一个SwiftTest Target，语言选择Swift，将刚才的代码粘贴过去。运行，查看打印结果与刚才的一致。
这里将代码修改成纯Swift代码，然后跟一下源码，以获取方法列表为例，获取属性也差不多。首先搜索class_copyMethodList，在objc-runtime-new.mm文件中，添加如下断点。
image
注意：首先给我们的test方法中的class_copyMethodList那行代码添加断点，待执行到那里的时候在打开上图所示的断点。到上图所示的断点后，我们查看一下cls
image
然后点击data()跳转进去，在里面我们就可以看到objc_class的源码，这里的superclass就是指向父类的指针，cache是方法调度时的缓存，bits中通过ro和rw存储着方法和属性。关于这些可以参考我的其他关于Objective-C底层原理分析的文章。iOS OC 类原理
这里我们就打印一下superclass，结果如下：
image
我们可以看到，在一个Swift类中，如果什么都不继承，它的默认基类是SwiftObject。返回class_copyMethodList函数中，我们看获取到的方法列表。
image
我们可以看到这个methods是个二维数组，至于里面为什么都是0呢？因为我修改类的时候没加@objc所以取不到，然后就都是0了。加上@objc就有值了。
2. SwiftObject
在上文中我们发现，在一个什么都不继承的Swift类中，默认继承的基类是SwiftObject，下面我们就去Swift源码中搜索一下。
SWIFT_RUNTIME_EXPORT @interface SwiftObject<NSObject> {
@private
Class isa;
SWIFT_HEAPOBJECT_NON_OBJC_MEMBERS;
}
// The members of the HeapObject header that are not shared by a
// standard Objective-C instance
#define SWIFT_HEAPOBJECT_NON_OBJC_MEMBERS \
InlineRefCounts refCounts
在SwiftObject.h文件中我们找到了上面的代码，我们可以看到这里是遵守了NSObject协议的。而且在Swift源码中也有一个TargetAnyClassMetadata有着部分与OC中objc_class类似的结构。
image
因为Swift是一门替代Objective-C的语音，所以有着与OC相似的底层也是很正常的，毕竟要慢慢过渡，两者之间互通是必要的过程。
另外在objc源码中我们也可以看到很多Swift的身影，比如swift_class_t就是一个很典型的例子。继承自objc_class，又有着很多Swift特有的属性。
struct swift_class_t : objc_class {
uint32_t flags;
uint32_t instanceAddressOffset;
uint32_t instanceSize;
uint16_t instanceAlignMask;
uint16_t reserved;
uint32_t classSize;
uint32_t classAddressOffset;
void *description;
// ...
void *baseAddress() {
return (void *)((uint8_t *)this - classAddressOffset);
}
};
那么我们不禁会有一个疑问，既然底层是能够互通的，那么为什么在OC中使用Swift类的时候还要集成自NSObject？
其实就是通过NSObject声明后，编译器才能判断当前的类是一个与OC交互的类。
3. 总结
关注Swift Runtime就分析这么多了，其实应用起来跟OC的差别也不大，下面做个简单的总结：
- 对于纯
Swift来说是没有动态特性的，因为Swift是一门静态语言 - 方法和属性在不加任何修饰符的情况下不具备所谓的
Runtime特性 -
Swift中的方法调度主要是函数表调度V-Table - 对于纯
Swift类，我们给方法和属性添加@objc标识的情况下，可以通过Runtime API拿到方法和属性列表，但是还不能在OC中调度 - 对于继承自
NSObject的类来说，如果想要动态的获取当前属性和方法，必须在其声明前添加@objc关键字 - 如果需要使用方法交换需要添加
dynamic标识。如果不添加则不能通过Runtime API进行调用 - 在
swift底层源码中有一个SwiftObject类有着与OC类似的底层结构，在objc源码中也有一个swift_class_t结构体，继承自objc_class，因此swift与oc能够有良好的交互
