【iOS笔记】【2】Runtime基础（一）

本文最后更新于：2021年12月22日中午

一、基础概念

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。

Objective-C 从三种不同的层级上与 Runtime 系统进行交互，分别是：

1、通过 Objective-C 源代码；
2、通过 Foundation 框架的NSObject类定义的方法；
3、通过对 runtime 函数的直接调用。
大部分情况下你就只管写你的objectivec代码就行，runtime 系统自动在幕后辛勤劳作着。
二、runtime的具体实现
我们写的oc代码，它在运行的时候也是转换成了runtime方式运行的，更好的理解runtime，也能帮我们更深的掌握oc语言。每一个oc的方法，底层必然有一个与之对应的runtime方法。

当我们用OC写下这样一段代码
[tableView cellForRowAtIndexPath:indexPath];
在编译时RunTime会将上述代码转化成[发送消息]
objectivec_msgSend(tableView, @selector(cellForRowAtIndexPath:),indexPath);

三、常见方法

1、获取属性列表

//People.h
@interface People : NSObject

@property (nonatomic, strong) NSString *name;
@property (nonatomic, assign) NSUInteger age;

@end

//People.m
@interface People() {
    NSString *aaa;
}

@property (nonatomic, strong) NSString *fatherName;

@end

@implementation People {
    NSString *bbb;
}

@end

//获取所有属性
-(void)getAllProperty {
    unsigned int count = 0;
    objectivec_property_t *propertyList = class_copyPropertyList([People class], &count);
    for (unsigned int i=0; i<count; i++) {
        const char *propertyName = property_getName(propertyList[i]);
        NSLog(@"property---->%@", [NSString stringWithUTF8String:propertyName]);
    }
}

打印结果：

结论：

1）、不管是在.h文件中定义的属性还是在.m文件中定义的属性，都可以通过获取属性列表方法来进行获取；
2）、成员变量不同于属性，不能通过该方法来获取;
3）、先输出的是.m文件中的属性，然后才是.h文件中的属性，并且是按照属性定义的先后顺序来保存。

2、获取方法列表

//People.h
@interface People : NSObject

@property (nonatomic, strong) NSString *name;

-(void)iPrintName;
+(void)cPrintName;
@end

//People.m
@interface People() {
    NSString *aaa;
}

@property (nonatomic, strong) NSString *fatherName;

@end

@implementation People {
    NSString *bbb;
}

//-(void)printName {
//    
//}

+(void)cPrintName {

}

-(void)printAge {

}

@end

//获取方法（不包括类方法）列表
-(void)getAllMethod {
    unsigned int count = 0;
    Method *methodList = class_copyMethodList([People class], &count);
    for (unsigned int i=0; i<count; i++) {
        Method method = methodList[i];
        NSLog(@"method---->%@", NSStringFromSelector(method_getName(method)));
    }
}

结论：

1）、类方法不能通过这个函数去获取到；
2）、只有在.m文件中实现了的方法才能被获取到，在.h文件中定义了，但是.m中没有实现的并不能获取到；
3）、对于使用@property定义的属性，会自动生成setter和getter方法，同样能被这个方法获取到；
4）、.m实现中还隐藏了一个.cxx_destruct也就是oc中常见delloc方法；
5）、保存顺序是优先保存用户在.m文件中实现的，其次是.m属性自动生成的getter和setter方法，然后是隐藏的delloc方法，最后是.h属性自动生成的getter和setter方法。

3、获取成员变量列表

//People.h
@interface People : NSObject {
    NSString *cccc;
}

@property (nonatomic, strong) NSString *name;

@end

//People.m
@interface People() {
    NSString *aaa;
}

@property (nonatomic, strong) NSString *fatherName;

@end

@implementation People {
    NSString *bbb;
}

@end

-(void)getAllIvar{
    unsigned int count = 0;
    Ivar *ivarList = class_copyIvarList([People class], &count);
    for (unsigned int i=0; i<count; i++) {
        Ivar myIvar = ivarList[i];
        const char *ivarName = ivar_getName(myIvar);
        NSLog(@"Ivar---->%@", [NSString stringWithUTF8String:ivarName]);
    }
}

打印结果：

结论：
1）、成员变量的保存是从.h文件开始，然后才是.m文件中的成员变量；
2）、用@property 定义的属性，会自动生成以_开头的成员变量，也是先保存.h文件生成的，再保存.m文件生成的。

4、获取协议列表

//People.h
@protocol PeopleDelegate <NSObject>

-(void)people;

@end

@interface People : NSObject

@property (nonatomic, strong) NSString *name;
//@property (nonatomic, weak) id <PeopleDelegate> delegate;
@end

//People.m
@interface People()

@property (nonatomic, strong) NSString *fatherName;

@end

@implementation People

@end

//ViewController.m
@interface ViewController ()<PeopleDelegate,UITabBarDelegate,UITableViewDataSource>

@end

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    [self getProtocal];
}
@end

//获取协议列表
-(void)getProtocal {
    unsigned int count = 0;
    __unsafe_unretained Protocol **protocolList = class_copyProtocolList([self class], &count);  //这里变成了self
    for (unsigned int i = 0; i<count; i++) {
        Protocol *myProtocal = protocolList[i];
        const char *protocolName = protocol_getName(myProtocal);
        NSLog(@"protocol---->%@", [NSString stringWithUTF8String:protocolName]);
    }
}

打印结果：

结论：

1）、只要声明遵循该协议，在引用的时候，就能获取到该类包含的协议列表，哪怕你没有指定代理的对象，也没有去实现协议的方法

5、获取类方法与实例方法以及方法交换

//People.h
@interface People : NSObject

@property (nonatomic, strong) NSString *name;

-(void)printInstanceMethod;
+(void)printClassMethod;

@end

//People.m
@interface People()

@property (nonatomic, strong) NSString *fatherName;

@end

@implementation People
-(void)printInstanceMethod{
    NSLog(@"我是实例方法");
}

+(void)printClassMethod {
    NSLog(@"我是类方法");
}
@end

示例

-(void)getMethod {

    People * p1 = [[People alloc] init];

    Method m1 = class_getInstanceMethod([p1 class], @selector(printInstanceMethod));
    Method m2 = class_getClassMethod([People class], @selector(printClassMethod));
    NSLog(@"测试前：");
    [p1 printInstanceMethod];
    [People printClassMethod];

    method_exchangeImplementations(m1, m2);
    NSLog(@"测试后：");
    [p1 printInstanceMethod];
    [People printClassMethod];
}

打印结果

6、添加方法

当项目中，需要继承某一个类（subclass），但是父类中并没有提供我需要的调用方法，而我又不清楚父类中某些方法的具体实现；或者，我需要为这个类写一个分类（category），在这个分类中，我可能需要替换/新增某个方法（注意：不推荐在分类中重写方法，而且也无法通过 super 来获取所谓父类的方法）。大致在这两种情况下，我们可以通过 class_addMethod 来实现我们想要的效果。参考

//Car+MyCar.h
#import "Car+MyCar.h"
#import <objectivec/runtime.h>

void startEngine(id self, SEL _cmd, NSString *brand) {
    NSLog(@"my %@ car starts the engine", brand);
}

@implementation Car (MyCar)

+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel {
    if (sel == @selector(drive)) {
        class_addMethod([self class], sel, (IMP)startEngine, "v@:@");
        return YES;
    }
    return [super resolveInstanceMethod:sel];
}

不习惯C语言代码可以替换成以下代码：

 - (void)startEngine:(NSString *)brand {
    NSLog(@"my %@ car starts the engine", brand);
 }

 + (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel {
     if (sel == @selector(drive)) {
       class_addMethod([self class], sel, class_getMethodImplementation(self, @selector(startEngine:)), "v@:@");
       return YES;
     }
     return [super resolveInstanceMethod:sel];
 }

@end

调用：

-(void)addMethod {
    Car *c = [[Car alloc] init];
    [c performSelector:@selector(drive) withObject:@"BMW"];
}

解释：
在 Objective-C 中，正常的调用方法是通过消息机制（message）来实现的，那么如果类中没有找到发送的消息方法，系统就会进入找不到该方法的处理流程中，如果在这个流程中，我们加入我们所需要的新方法，就能实现运行过程中的动态添加了。这个流程或者说机制，就是 Objective-C 的 Message Forwarding 。
这个机制中所涉及的方法主要有两个：

1 2	`+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel;//实例方法 + (BOOL)resolveClassMethod:(SEL)sel;//类方法`

这个函数在 runtime 环境下，如果没有找到该方法的实现的话就会执行。第一行判断的是传入的 SEL 名称是否匹配，接着调用 class_addMethod 方法，传入相应的参数。其中第三个参数传入的是我们添加的 C 语言函数的实现，也就是说，第三个参数的名称要和添加的具体函数名称一致。第四个参数指的是函数的返回值以及参数内容。

结果：

四、其他

一开始我以为class_addMethod和class_replaceMethod就等同于method_exchangeImplementations，但是看了下面的代码才发现，其实这俩的适用条件是不一样的，当方法没有实现的时候才能使用class_addMethod和class_replaceMethod套装，但是当方法已存在的时候，就需要使用method_exchangeImplementations，这点从if (didAddMethod)这个判定就可见一斑。

+(void)load{
    NSString *className = NSStringFromClass(self.class);
    NSLog(@"classname %@", className);
    static dispatch_once_t onceToken;
    dispatch_once(&onceToken, ^{
        //要特别注意你替换的方法到底是哪个性质的方法
        // When swizzling a Instance method, use the following:
        //        Class class = [self class];

        // When swizzling a class method, use the following:
        Class class = object_getClass((id)self);

        SEL originalSelector = @selector(systemMethod_PrintLog);
        SEL swizzledSelector = @selector(ll_imageName);

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

        BOOL didAddMethod =
        class_addMethod(class,
                        originalSelector,
                        method_getImplementation(swizzledMethod),
                        method_getTypeEncoding(swizzledMethod));

        if (didAddMethod) {
            class_replaceMethod(class,
                                swizzledSelector,
                                method_getImplementation(originalMethod),
                                method_getTypeEncoding(originalMethod));
        } else {
            method_exchangeImplementations(originalMethod, swizzledMethod);
        }
    });
}

Demo

资料
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五、联系方式

邮箱： xiebangyao_1994@163.com

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