一、什么是runtime（也就是所谓的“运行时”，因为是在运行时实现的。）
1.runtime是一套底层的c语言API(包括很多强大实用的c语言类型,c语言函数); [runtime运行系统]
2.实际上,平时我们编写的oc代码,底层都是基于runtime实现的; [OC语言的动态性]
运行时系统 (runtime system)，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。对于OC的函数，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。 runtime就是OC辛苦的幕后工作人员。（编译器会自动帮助我们编译成runtime代码。）
动态特性，使得它在语言层面上支持程序的可扩展性。只有在程序运行时，才会去确定对象的类型，并调用类与对象相应的方法。利用runtime机制让我们可以在程序运行时动态修改类的具体实现、包括类中的所有私有属性、方法。这也是本文runtime例子的出发点。
我们所敲入的代码转化为运行时的runtime函数代码，最终在程序运行时转成了底层的runtime的c语言代码 ;
举例：
当某个对象使用语法[receiver message]来调用某个方法时，其实[receiver message]被编译器转化为：
id objc_msgSend ( id self, SEL op, ... );
也就是说,我们平时编写的oc代码，方法调用的本质，就是在编译阶段，编译器转化为向对象发送消息。
Demo地址:https://github.com/mengzhihun6
二、runtime的几种使用方法
我们通过继承于NSObject的person类，来对runtime进行学习。
本文共有6个关于runtime机制方法的小例子，分别是：
- 获取person类的所有变量；
- 获取person类的所有方法；
- 改变person类的私有变量name的值；
- 为person的category类增加一个新属性；
- 为person类添加一个方法；
- 交换person类的2个方法的功能；
（个人习惯，喜欢为6个例子添加按钮各自的行为方法，并分别执行相应的行为，以此看清各个runtime函数的具体功能所带来的效果。）
首先，创建新的项目，并在项目中新建一个普通的OC类：person类(继承于NSObject)，为了避免后面与其他方法函数搞混，我们把完整的person类编写齐全，用于后面使用runtime的几种方法：
①JGPerson.h如下：
#import <Foundation/Foundation.h> NS_ASSUME_NONNULL_BEGIN @interface JGPerson : NSObject @property (nonatomic, copy) NSString *name; //属性变量 @property (nonatomic, assign) int age; -(void)func1; -(void)func2; @end NS_ASSUME_NONNULL_END
②JGPerson.m如下：
#import "JGPerson.h" @implementation JGPerson { double _score; //实例变量 } - (instancetype)init { if (self = [super init]) { self.name = @"小明"; self.age = 22; _score = 66.5; } return self; } //person的2个普通方法 -(void)func1 { NSLog(@"执行func1方法。"); } -(void)func2 { NSLog(@"执行func2方法。"); } - (NSString *)description { return [NSString stringWithFormat:@" %d岁的 %@考了%.1f分",self.age, self.name, _score]; } @end
从person类的描述中，我们可以看到person类含有一个可供外类使用的共有属性age，以及一个外界不可以访问私有属性name，但是，有木有想过，其实在外类，name也是可以访问的。OC里面，通过runtime系统，苹果允许不受这些私有属性的限制，对私有属性私有方法等进行访问、添加、修改、甚至替换系统的方法。
那么，为项目的故事板添加6个按钮；
在使用runtime的地方，我们都需要包含头文件: （本文几个例子中，都只需要在ViewController.m中包含.）
#import <objc/runtime.h>
1.获取person类的所有变量
将第一个按钮关联到ViewController.h，添加行为并命名其方法为：“getAllVariable”：
/*1.获取person所有的成员变量*/ - (IBAction)Func1:(id)sender {}
在ViewController.m中的实现如下：
/*1.获取person所有的成员变量*/ - (IBAction)Func1:(id)sender { unsigned int count = 0; //获取类的一个包含所有变量的列表，IVar是runtime声明的一个宏，是实例变量的意思. Ivar *allIvariables = class_copyIvarList([JGPerson class], &count); for (int i = 0; i < count; i++) { //遍历每一个变量，包含名称和类型(此处没有星号“*”) Ivar ivar = allIvariables[i]; //获取成员变量名称 const char *VariableName = ivar_getName(ivar); //获取成员变量类型 const char *VariableType = ivar_getTypeEncoding(ivar); NSLog(@"名称:%s => 类型:%s",VariableName, VariableType); } }
得到的输出如下：(i表示类型为int d表示类型为double)
2019-04-03 15:59:17.415756+0800 RuntimeDemo[20661:192149] 名称:_score => 类型:d 2019-04-03 15:59:17.415868+0800 RuntimeDemo[20661:192149] 名称:_age => 类型:i 2019-04-03 15:59:17.415939+0800 RuntimeDemo[20661:192149] 名称:_name => 类型:@"NSString"
分析：Ivar，一个指向objc_ivar结构体指针,包含了变量名、变量类型等信息。
可以看到，私有属性name能够访问到了。 在有些项目中，为了对某些私有属性进行隐藏，某些.h文件中没有出现相应的显式创建，而是如上面的person类中，在.m中进行私有创建，但是我们可以通过runtime这个有效的方法，访问到所有包括这些隐藏的私有变量。
拓展：
①class_copyIvarList能够获取一个含有类中所有成员变量的列表，列表中包括属性变量和实例变量。需要注意的是，如果如本例中，age返回的是"_age"，但是如果在person.m中加入：
@synthesize age;
那么控制台第二行返回的是"(Name: age) ----- (Type:i) ；"（因为@property是生成了"_age"，而@synthesize是执行了"@synthesize age = _age;"，关于OC属性变量与实例变量的区别、@property、@synthesize的作用等具体的知识，有兴趣的童鞋可以自行了解。）
②如果单单需要获取属性列表的话，可以使用函数：class_copyPropertyList（）;只是返回的属性变量仅仅是“age”，做为实例变量的name是不被获取的。
而class_copyIvarList（）函数则能够返回实例变量和属性变量的所有成员变量。
2.获取person类的所有方法
将第二个按钮关联到ViewController.h，添加行为并命名其方法为：“getAllMethod”：
/*2.获取person所有方法*/ - (IBAction)Func2:(id)sender {}
在ViewController.m中的实现如下：
/*2.获取person所有方法*/ - (IBAction)Func2:(id)sender { unsigned int count = 0; //获取方法列表，所有在.m文件显式实现的方法都会被找到，包括setter+getter方法； Method *allMethods = class_copyMethodList([JGPerson class], &count); for (int i = 0; i < count; i++) { //Method，为runtime声明的一个宏，表示对一个方法的描述 Method md = allMethods[i]; //获取SEL：SEL类型,即获取方法选择器@selector() SEL sel = method_getName(md); //得到sel的方法名：以字符串格式获取sel的name，也即@selector()中的方法名称 const char *methodName = sel_getName(sel); NSLog(@"Method%d:%s",i+1, methodName); } }
控制台输出：
2019-04-03 16:09:18.052985+0800 RuntimeDemo[20818:197062] Method1:eat 2019-04-03 16:09:18.053088+0800 RuntimeDemo[20818:197062] Method2:.cxx_destruct 2019-04-03 16:09:18.053154+0800 RuntimeDemo[20818:197062] Method3:description 2019-04-03 16:09:18.053212+0800 RuntimeDemo[20818:197062] Method4:name 2019-04-03 16:09:18.053273+0800 RuntimeDemo[20818:197062] Method5:setName: 2019-04-03 16:09:18.053333+0800 RuntimeDemo[20818:197062] Method6:init 2019-04-03 16:09:18.053389+0800 RuntimeDemo[20818:197062] Method7:run 2019-04-03 16:09:18.053443+0800 RuntimeDemo[20818:197062] Method8:setAge: 2019-04-03 16:09:18.053502+0800 RuntimeDemo[20818:197062] Method9:age
控制台输出了包括set和get等方法名称。【备注：.cxx_destruct方法是关于系统自动内存释放工作的一个隐藏的函数，当ARC下，且本类拥有实例变量时，才会出现；】
分析：Method是一个指向objc_method结构体指针，表示对类中的某个方法的描述。在API中的定义：
typedef struct objc_method *Method;
而objc_method结构体如下：
truct objc_method { SEL method_name OBJC2_UNAVAILABLE; char *method_types OBJC2_UNAVAILABLE; IMP method_imp OBJC2_UNAVAILABLE; }
- method_name :
方法选择器@selector()，类型为相同名字的方法下，即使在不同类中定义，它们的方法选择器也相同。SEL。 - method_types：方法类型，是个
char指针，存储着方法的参数类型和返回值类型。 method_imp：指向方法的具体实现的指针，数据类型为IMP，本质上是一个函数指针。 在第五个按钮行为“增加一个方法”部分会提到。
SEL：数据类型，表示方法选择器，可以理解为对方法的一种包装。在每个方法都有一个与之对应的SEL类型的数据，根据一个SEL数据“@selector(方法名)”就可以找到对应的方法地址，进而调用方法。
因此可以通过：获取Method结构体->得到SEL选择器名称->得到对应的方法名，这样的方式，便于认识OC中关于方法的定义。
3.改变person对象的私有变量name的值.
将第三个按钮关联到ViewController.h，添加行为并命名其方法为：“changeVariable”：
/*3.改变person的name变量属性*/ - (IBAction)Func3:(id)sender {}
在ViewController.m中创建一个person对象，记得初始化
@implementation ViewController { JGPerson *_person; } - (void)viewDidLoad { [super viewDidLoad]; // Do any additional setup after loading the view, typically from a nib. _person = [[JGPerson alloc] init]; }
在ViewController.m中的实现如下：
/*3.改变person的name变量属性*/ - (IBAction)Func3:(id)sender { NSLog(@"改变之前的Penson:%@",_person); unsigned int count = 0; Ivar *allList = class_copyIvarList([JGPerson class], &count); Ivar ivar = allList[2]; //从第一个例子getAllVariable中输出的控制台信息，我们可以看到name为第2个实例属性； // object_setIvar(<#id _Nullable obj#>, <#Ivar _Nonnull ivar#>, <#id _Nullable value#>) object_setIvar(_person, ivar, @"小刚"); //name属性小明被强制改为小刚。 NSLog(@"改变之后的Penson:%@",_person); }
控制台输出：
2019-04-03 16:20:51.312155+0800 RuntimeDemo[20975:202727] 改变之前的Penson: 22岁的 小明考了66.5分 2019-04-03 16:20:51.312235+0800 RuntimeDemo[20975:202727] 改变之后的Penson: 22岁的 小刚考了66.5分
4.为person的category类增加一个新属性：
如何在不改动某个类的前提下，添加一个新的属性呢？
答：可以利用runtime为分类添加新属性。
在iOS中，category也就是分类，是不可以为本类添加新的属性的，但是在runtime中我们可以使用对象关联，为person类进行分类的新属性创建：
分类.h文件
#import "JGPerson.h" NS_ASSUME_NONNULL_BEGIN @interface JGPerson (JGCategory) @property (nonatomic, assign) float height; //新属性 @end NS_ASSUME_NONNULL_END
分类.m文件
#import "JGPerson+JGCategory.h" #import <objc/runtime.h> const char *str = "personKey"; //做为key，字符常量 必须是C语言字符串； @implementation JGPerson (JGCategory) - (void)setHeight:(float)height { NSNumber *num = [NSNumber numberWithFloat:height]; /* 第一个参数是需要添加属性的对象； 第二个参数是属性的key; 第三个参数是属性的值,类型必须为id，所以此处height先转为NSNumber类型； 第四个参数是使用策略，是一个枚举值，类似@property属性创建时设置的关键字，可从命名看出各枚举的意义； objc_setAssociatedObject(id object, const void *key, id value, objc_AssociationPolicy policy); */ objc_setAssociatedObject(self, str, num, OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC); } - (float)height { NSNumber *number = objc_getAssociatedObject(self, str); return [number floatValue]; } @end
接下来，我们可以在ViewController.m中对person的一个对象进行height的访问了，
将第四个按钮关联到ViewController.h添加行为并命名其方法为：“addVariable”：
/* 4.添加新的属性*/ - (IBAction)Func4:(id)sender { /* 如何在不改动某个类的前提下，添加一个新的属性呢？ 答：可以利用runtime为分类添加新属性。 */ //给新属性height赋值 _person.height= 168; //给新属性height赋值 //访问新属性值 NSLog(@"%f",[_person height]); }
点击按钮四、再点击按钮一、二获取类的属性、方法。
2019-04-03 17:27:02.265178+0800 RuntimeDemo[21710:227208] 168.000000 2019-04-03 17:27:09.185091+0800 RuntimeDemo[21710:227208] 名称:_score => 类型:d 2019-04-03 17:27:09.185190+0800 RuntimeDemo[21710:227208] 名称:_age => 类型:i 2019-04-03 17:27:09.185265+0800 RuntimeDemo[21710:227208] 名称:_name => 类型:@"NSString" 2019-04-03 17:27:11.165884+0800 RuntimeDemo[21710:227208] Method1:func1 2019-04-03 17:27:11.165984+0800 RuntimeDemo[21710:227208] Method2:func2 2019-04-03 17:27:11.166057+0800 RuntimeDemo[21710:227208] Method3:.cxx_destruct 2019-04-03 17:27:11.166123+0800 RuntimeDemo[21710:227208] Method4:description 2019-04-03 17:27:11.166176+0800 RuntimeDemo[21710:227208] Method5:name 2019-04-03 17:27:11.166228+0800 RuntimeDemo[21710:227208] Method6:setName: 2019-04-03 17:27:11.166293+0800 RuntimeDemo[21710:227208] Method7:init 2019-04-03 17:27:11.166460+0800 RuntimeDemo[21710:227208] Method8:height 2019-04-03 17:27:11.166551+0800 RuntimeDemo[21710:227208] Method9:setHeight: 2019-04-03 17:27:11.166661+0800 RuntimeDemo[21710:227208] Method10:setAge: 2019-04-03 17:27:11.166771+0800 RuntimeDemo[21710:227208] Method11:age
分析：可以看到分类的新属性可以在per对象中对新属性height进行访问赋值。
获取到person类属性时，依然没有height的存在，但是却有height和setHeight这两个方法；因为在分类中，即使使用@property定义了，也只是生成set+get方法，而不会生成_变量名，分类中是不允许定义变量的。
使用runtime中objc_setAssociatedObject()和objc_getAssociatedObject()方法，本质上只是为对象per添加了对height的属性关联，但是达到了新属性的作用；
使用场景：假设imageCategory是UIImage类的分类，在实际开发中，我们使用UIImage下载图片或者操作过程需要增加一个URL保存一段地址，以备后期使用。这时可以尝试在分类中动态添加新属性MyURL进行存储。
5.为person类添加一个新方法
将第五个按钮关联到ViewController.h，添加行为并命名其方法为：“addMethod”：
/*5.添加新的方法试试(这种方法等价于对Father类添加Category对方法进行扩展)：*/ - (IBAction)Func5:(id)sender {}
在ViewController.m中的实现如下：
/*5.添加新的方法试试(这种方法等价于对Father类添加Category对方法进行扩展)：*/ - (IBAction)Func5:(id)sender { class_addMethod([_person class], @selector(NewMethod),(IMP)myAddingFunction, 0); [_person performSelector:@selector(NewMethod)]; } //具体的实现（方法的内部都默认包含两个参数Class类和SEL方法，被称为隐式参数。） int myAddingFunction(id self, SEL _cmd) { NSLog(@"已新增方法:NewMethod"); return 1; }
控制台输出：
2019-04-03 16:42:14.522734+0800 RuntimeDemo[21232:211364] 已新增方法:NewMethod
6.交换person类的2个方法的功能
将第六个按钮关联到ViewController.h，添加行为并命名其方法为：“replaceMethod”：
/* 6.交换两种方法之后（功能对调*/ - (IBAction)Func6:(id)sender {}
在ViewController.m中的实现如下：
/* 6.交换两种方法之后（功能对调*/ - (IBAction)Func6:(id)sender { Method method1 = class_getInstanceMethod([JGPerson class], @selector(func1)); Method method2 = class_getInstanceMethod([JGPerson class], @selector(func2)); method_exchangeImplementations(method1, method2); [_person func1]; }
控制台输出：
2019-04-03 16:48:14.902453+0800 RuntimeDemo[21328:214212] 执行func2方法。
交换方法的使用场景：项目中的某个功能，在项目中需要多次被引用，当项目的需求发生改变时，要使用另一种功能代替这个功能，且要求不改变旧的项目(也就是不改变原来方法实现的前提下)。那么，我们可以在分类中，再写一个新的方法(符合新的需求的方法)，然后交换两个方法的实现。这样，在不改变项目的代码，而只是增加了新的代码的情况下，就完成了项目的改进，很好地体现了该项目的封装性与利用率。
注：交换两个方法的实现一般写在类的load方法里面，因为load方法会在程序运行前加载一次。
参考：https://www.cnblogs.com/azuo/p/5505782.html