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  • runtime 运行时机制 + 应用场景

     

     

      ——————注:(非海腾原创)    


    一、runtime 运行时机制

    • Objective-C语言是一门动态语言,它将很多静态语言在编译和链接时期做的事放到了运行时来处理。这种动态语言的优势在于:我们写代码时更具灵活性,如我们可以把消息转发给我们想要的对象,或者随意交换一个方法的实现等。
    • 这种特性意味着Objective-C不仅需要一个编译器,还需要一个运行时系统来执行编译的代码。对于Objective-C来说,这个运行时系统就像一个操作系统一样:它让所有的工作可以正常的运行。这个运行时系统即Objc Runtime。Objc Runtime其实是一个Runtime库,它基本上是用C和汇编写的,这个库使得C语言有了面向对象的能力。
    • 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。
    • 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。
      在编译阶段,C语言调用未实现的函数就会报错。

    二、运行时的作用

    • 能获得某个类的所有成员变量
    • 能获得某个类的所有属性
    • 能获得某个类的所有方法
    • 交换方法实现
    • 能动态添加一个成员变量
    • 能动态添加一个属性
    • 字典转模型
    • runtime归档/反归档

    常见的函数,头文件

    #import<objc/runtime.h> : //成员变量,类,方法
    class_copyIvarList : 获得某个类内部的所有成员变量
    class_copyMethodList : 获得某个类内部的所有方法
    class_getInstanceMethod : 获得某个具体的实例方法 (对象方法,减号-开头)
    class_getClassMethod : 获得某个具体的类方法 (加号+开头)
    method_exchangeImplementations : 交换两个方法的实现
    #import<objc/message.h> : //消息机制
    objc_msgSend(...)

    三、应用场景

    场景1 ----------------------- runtime 发送消息 ----------------------

    方法的调用本质是,对象发送消息

      objc/msgSend 只有对象才能发送消息,因此以objc开头
      导入 #import <objc/message.h> 或者直接导入 #import <objc/runtime.h>
      注意 Xcode 6  之后代码检查 单独使用<objc/message.h>会报错
      builtSeting 修改 Enable Strict Checking of objc_msgSend Calls -> NO 才能调用 objc_msgSend

    我们创建一个对象Dog 自定义一个实例方法和类方法,并实现方法

    #import <Foundation/Foundation.h>
    
    @interface Dog : NSObject
    
    - (void)run;
    
    + (void)eat;
    
    
    - (void)run
    {
        NSLog(@"一只狗正在奔跑。。。。");
    }
    
    + (void)eat
    {
        NSLog(@"一只狗正在吃。。。。");
    }
    @end

    然后我们在vc里面使用

    // 创建对象 -> 调用方法

    Dog *d = [[Dog alloc] init];
    // 调用方法 -> 实例方法

    // [d run];

    // 系统底层本质 -> 让对象发消息
    objc_msgSend(d, @selector(run));  // 等同于  [d run];
    
    // 调用方法 -> 类方法

    // [Dog eat];

       objc_msgSend([Dog class], @selector(eat));   // 等同于  [Dog eat];

    消息机制原理
    对象根据方法编号SEL去映射表查找对应方法的实现,即我们在调用实例方法的时候,其实是实例对象d,在发送消息,消息的实现,其实是SEL,根据方法编号,去映射表查找对应方法的实现.类方法本质是[Dog class],发什么消息.


    场景2 ------------------- runtime 交换方法 ----------------------

    使用场景,系统自带方法功能不够用,给系统自带的方法扩展一些功能,并保存原有功能.

    • 实现方法 1 -> 继承系统的类, 重写方法.
    • 实现方法 2 -> runtime 交换方法

    案例:这里我们写一个UIImage的类目,来保证UIImage,不会被渲染,同时,如果图片为空,会打印提示.

    #import <UIKit/UIKit.h>
    
    @interface UIImage (Image)
    
    // 创建一个类方法
    
    // 传入 一个字符串 -> 返回 不被 渲染的原始图片
    
    + (id)ImageOriginalWithStrName:(NSString *)name;
    @end

    在.m进行实现, 使用method_exchangeImplementations(method1, method2)方法交换,详情看代码注释.

    #import "UIImage+Image.h"
    #import <objc/runtime.h>
    
    @implementation UIImage (Image)
    
    
    
    // 加载内存时调用
    
    + (void)load
    {
        // 交换方法
    
        // 获取 ImageOriginalWithStrName: 方法
        Method imageWithName = class_getClassMethod(self, @selector(ImageOriginalWithStrName:));
    
        // 获取 imageName 方法
        Method imageName = class_getClassMethod(self, @selector(imageNamed:));
    
        // 交换方法地址, 相当于交换实现
    
        method_exchangeImplementations(imageWithName, imageName);
    
    }
    
    // 注意 // 这里 返回值是一个函数结果类型 使用instancetype 会产生类型不匹配, 所以使用id
    // 不能在改分类UIImage中重写 imageNamed:因为系统会把imageNamed:原来的功能覆盖掉
    // 分类中不能调用super本身
    
    + (id)ImageOriginalWithStrName:(NSString *)name
    {
        UIImage *image = [[self ImageOriginalWithStrName:name] imageWithRenderingMode:UIImageRenderingModeAlwaysOriginal];
    
        if (image == nil) {
            NSLog(@"加载图片为空...");
        }
    
        return image;
    
    }
    
    @end

    在vc中使用

        UIImage *image = [UIImage imageNamed:@"123"];
    
        // 这里通过runtime 交换自定义方法 和 UIImage 自身的imageNamed: 来实现图片加载 不被渲染
        // 代码在 #import "UIImage+Image.h" 类目中

    // 传入了一个空123


    log日志

    场景3-------------------- runtime 动态添加方法 ---------------------

    开发场景:
    如果一个类方法非常多,加载类到内存中的时候,会比较耗费资源,需要给给个方法生成映射表,这里可以使用动态添加方法给某个类.
    经典面试题 有没有使用过 performSelector 其实主要是想问你有没有动态添加过方法.

    // 下面是简单使用,继续以Dog 对象为例
    
    [d performSelector:@selector(jump)];
    // 默认的狗 没有jump 这个方法实现, 直接调用会出错,可以使用 performSelector 调用就不会出错.
    // --> 动态添加方法 不会报错

    然后我们可以到Dog对象中进行添加动态方法

    // void(*)()
    // 默认方法 都有两个隐式参数
    
    // 定义添加的方法
    void jump (id self, SEL sel)
    {
        NSLog(@" eat ...... %@ --- %@  ", self, NSStringFromSelector(sel));
    }
    
    
    // 当一个对象调用未实现的方法,会调用(+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel
    )这个方法处理,并且会把这个对应方法列表传过来
    // 所以动态添加方法, 我们可以在这里做判断, 为我们未实现的方法动态添加自己的方法.
    
    + (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel
    {
        if (sel == @selector(jump)) {
    
            // <#__unsafe_unretained Class cls#>  参数1 给哪个类添加方法
            // <#SEL name#>                       参数2 添加放啊编号
            // <#IMP imp#>                        参数3 添加方法函数实现 (函数地址)
            // <#const char *types#>    参数4 函数的类型 (返回值 + 参数类型) v:void @:对象-> self :表示SEL -> _cmd
    
            class_addMethod(self, @selector(jump), jump, "v@:");
        }
    
        return [super resolveInstanceMethod:sel];
    }

    // 实现动态添加方法后,在vc中,使用不会出错.

    场景4 -------------------- runtime 给分类添加属性 ---------------

    原理给一个类声明属性,其实是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内存空间
    案例 : 这里在类目中对NSObject扩展name 属性 可以直接给属性赋值使用

    #import <Foundation/Foundation.h>
    
    @interface NSObject (Property)
    @property (nonatomic, strong) NSString *name; // 添加一个name属性
    @end

    在.m 中使用objc_setAssociatedObject动态添加方法

    import "NSObject+Property.h"
    #import <objc/runtime.h>
    
    static const char *key = "name";
    
    @implementation NSObject (Property)
    
    - (NSString *)name
    {
        // 根据关联的key,获取关联的值
        return objc_getAssociatedObject(self, key);
    }
    
    
    - (void)setName:(NSString *)name
    {
        // 参数1 <#id object#> 给那个对象添加关联
        // 参数2 <#const void *key#> 关联的key 值,通过这个key 值获取
        // 参数3 <#id value#> 关联的value
        // 参数4 <#objc_AssociationPolicy policy#> 关联的策略
    
    
    //    typedef OBJC_ENUM(uintptr_t, objc_AssociationPolicy) {
    //        OBJC_ASSOCIATION_ASSIGN = 0,           /**< Specifies a weak reference to the associated object. */
    //        OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC = 1, /**< Specifies a strong reference to the associated object.
    //                                                *   The association is not made atomically. */
    //        OBJC_ASSOCIATION_COPY_NONATOMIC = 3,   /**< Specifies that the associated object is copied.
    //                                                *   The association is not made atomically. */
    //        OBJC_ASSOCIATION_RETAIN = 01401,       /**< Specifies a strong reference to the associated object.
    //                                                *   The association is made atomically. */
    //        OBJC_ASSOCIATION_COPY = 01403          /**< Specifies that the associated object is copied.
    //                                                *   The association is made atomically. */
    //    };
    
        objc_setAssociatedObject(self, key, name, OBJC_ASSOCIATION_COPY_NONATOMIC);
    }
    
    
    @end

    VC 使用.能正常获取该属性,并能操作使用

        NSObject *objc = [[NSObject alloc] init];
        objc.name = @"xxx";
        NSLog(@"%@", objc.name);

    场景5 -------------------- runtime 字典转模型 ---------------

    设计模型 : 字典转模型的第一步
    模型属性, 通常需要和字典中的key一一对应
    通过创建一个分类,专门根据字典生成对应属性的字符串 (高效率的字典转模型)

    我们可以正常通过写类目来实现 NSObject+DictionaryToModel

    // 自动打印属性字符串
    // 写一个类方法
    + (void)transformToModelByDictionary:(NSDictionary *)dict;
    
    // 实现
    + (void)transformToModelByDictionary:(NSDictionary *)dict
    {
    
        // 根据类别拼接属性字符串代码
        NSMutableString *str = [NSMutableString string];
    
        // 遍历字典,把字典中的所有key取出来;生成对应的属性代码
    
        [dict enumerateKeysAndObjectsUsingBlock:^(id  _Nonnull key, id  _Nonnull obj, BOOL * _Nonnull stop) {
    
            // 对各类新进行分类, 抽取出来
    
            NSString *type;
    
            // 需要 理解 系统底层 数据结构类型
            // 可以自行断点查看 各类型底层类型
    
            if ([obj isKindOfClass:NSClassFromString(@"__NSCFString")]) {
                type = @"NSString";
            } else if ([obj isKindOfClass:NSClassFromString(@"__NSArrayI")])
            {
                type = @"NSArray";
            } else if ([obj isKindOfClass:NSClassFromString(@"__NSArrayM")])
            {
                type = @"NSMutableArray";
            }
            else if ([obj isKindOfClass:NSClassFromString(@"__NSCFNumber")])
            {
                type = @"NSNumber";
            } else if ([obj isKindOfClass:NSClassFromString(@"__NSDictionaryI")])
            {
                type = @"NSDictionary";
            } else if ([obj isKindOfClass:NSClassFromString(@"__NSDictionaryM")])
            {
                type = @"NSMutableDictionary";
            }
    
    
            // 属性字符串
            NSString *property;
            if ([type containsString:@"NS"]) {
                property = [NSString stringWithFormat:@"@property (nonatomic, strong) %@ *%@", type, key];
            }
            else
            {
                 property = [NSString stringWithFormat:@"@property (nonatomic, assign) %@ %@", type, key];
            }
    
            // 每生成一对属性字符串 就自动换行
            [str appendFormat:@"
    %@
    ", property];
    
        }];
    
        // 打印出拼接的字符串
        NSLog(@"对应属性 -> %@", str);
    
    
    }

    vc中测试

        NSArray *array = [NSArray arrayWithObjects:@1, @2, @3, @4, nil];
        NSMutableArray *arr = [NSMutableArray arrayWithArray:array];
    
        NSDictionary *dic = [NSDictionary dictionaryWithObject:@"dfdf" forKey:@"dfsdf"];
    
        [NSObject transformToModelByDictionary:@{@"name" : @"str", @"num" : array, @"count" : @0, @"hah": arr, @"dic" : dic}];

    打印结果

    // 字典转模型KVC方式
    dic setValuesForKeysWithDictionary:<#(nonnull NSDictionary<NSString *,id> *)#>
    必须保证属性和字典中key值一一对应, 如果不一致 会调用 setValue:forUndefinedKey: 重写该方法可以覆盖系统方法 可以继续KVC 字典转模型

    字典转模型 -> runtime
    -> MJEXtension

    #import "NSObject+Model.h"
    #import <objc/runtime.h>
    
    @implementation NSObject (Model)
    
    
    + (instancetype)modelWithDictionary:(NSDictionary *)dictionary
    {
    
    
        // 思路:遍历模型中所有属性-》使用运行时
    
        // 0.创建对应的对象
        id objc = [[self alloc] init];
    
        // 1.利用runtime给对象中的成员属性赋值
    
        // class_copyIvarList:获取类中的所有成员属性
        // Ivar:成员属性的意思
        // 第一个参数:表示获取哪个类中的成员属性
        // 第二个参数:表示这个类有多少成员属性,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。
        /* 类似下面这种写法
    
         Ivar ivar;
         Ivar ivar1;
         Ivar ivar2;
         // 定义一个ivar的数组a
         Ivar a[] = {ivar,ivar1,ivar2};
    
         // 用一个Ivar *指针指向数组第一个元素
         Ivar *ivarList = a;
    
         // 根据指针访问数组第一个元素
         ivarList[0];
    
         */
        unsigned int count;
    
        // 获取类中的所有成员属性
        Ivar *ivarList = class_copyIvarList(self, &count);
    
        for (int i = 0; i < count; i++) {
            // 根据角标,从数组取出对应的成员属性
            Ivar ivar = ivarList[i];
    
            // 获取成员属性名
            NSString *name = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getName(ivar)];
    
            // 处理成员属性名->字典中的key
            // 从第一个角标开始截取
            NSString *key = [name substringFromIndex:1];
    
            // 根据成员属性名去字典中查找对应的value
            id value = dictionary[key];
    
            // 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
            if ([value isKindOfClass:[NSDictionary class]]) {
                // 字典转模型
                // 获取模型的类对象,调用modelWithDict
                // 模型的类名已知,就是成员属性的类型
    
                // 获取成员属性类型
                NSString *type = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getTypeEncoding(ivar)];
                // 生成的是这种@"@"User"" 类型 -》 @"User"  在OC字符串中 " -> ",是转义的意思,不占用字符
                // 裁剪类型字符串
                NSRange range = [type rangeOfString:@"""];
    
                type = [type substringFromIndex:range.location + range.length];
    
                range = [type rangeOfString:@"""];
    
                // 裁剪到哪个角标,不包括当前角标
                type = [type substringToIndex:range.location];
    
    
                // 根据字符串类名生成类对象
                Class modelClass = NSClassFromString(type);
    
    
                if (modelClass) { // 有对应的模型才需要转
    
                    // 把字典转模型
                    value  =  [modelClass modelWithDictionary:value];
                }
    
    
            }
    
            // 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
                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 modelWithDictionary:dict];
                        [arrM addObject:model];
                    }
    
                    // 把模型数组赋值给value
                    value = arrM;
    
                }
            }  
            if (value) { // 有值,才需要给模型的属性赋值
                // 利用KVC给模型中的属性赋值
                [objc setValue:value forKey:key];
            }
    
        }
    
        return objc;
    
    }
    @end
     //  测试
    
        NSMutableDictionary *di = [NSMutableDictionary dictionary];
        NSMutableArray *a = [NSMutableArray array];
        [a addObject:dic];
        [di setValue:a forKey:@"dic"];
    
        id model =   [NSObject modelWithDictionary:dic];
    
        NSLog(@"%@", model);
    
    
        id dmodel =   [NSObject modelWithDictionary:di];
    
        NSLog(@"%@", dmodel);

    场景6 -------------------- runtime 快速归档 ---------------

    主要还是通过class_copyIvarList,遍历对象属性,来做事情.

    #import <Foundation/Foundation.h>
    
    @interface NSObject (Extension)
    
    - (NSArray *)ignoredNames;
    - (void)encode:(NSCoder *)aCoder;
    - (void)decode:(NSCoder *)aDecoder;
    
    @end
    #import "NSObject+Extension.h"
    #import <objc/runtime.h>
    
    @implementation NSObject (Extension)
    
    - (void)decode:(NSCoder *)aDecoder {
        // 一层层父类往上查找,对父类的属性执行归解档方法
        Class c = self.class;
        while (c &&c != [NSObject class]) {
    
            unsigned int outCount = 0;
            Ivar *ivars = class_copyIvarList(c, &outCount);
            for (int i = 0; i < outCount; i++) {
                Ivar ivar = ivars[i];
                NSString *key = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getName(ivar)];
    
                // 如果有实现该方法再去调用
                if ([self respondsToSelector:@selector(ignoredNames)]) {
                    if ([[self ignoredNames] containsObject:key]) continue;
                }
    
                id value = [aDecoder decodeObjectForKey:key];
                [self setValue:value forKey:key];
            }
            free(ivars);
            c = [c superclass];
        }
    
    }
    
    - (void)encode:(NSCoder *)aCoder {
        // 一层层父类往上查找,对父类的属性执行归解档方法
        Class c = self.class;
        while (c &&c != [NSObject class]) {
    
            unsigned int outCount = 0;
            Ivar *ivars = class_copyIvarList([self class], &outCount);
            for (int i = 0; i < outCount; i++) {
                Ivar ivar = ivars[i];
                NSString *key = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getName(ivar)];
    
                // 如果有实现该方法再去调用
                if ([self respondsToSelector:@selector(ignoredNames)]) {
                    if ([[self ignoredNames] containsObject:key]) continue;
                }
    
                id value = [self valueForKeyPath:key];
                [aCoder encodeObject:value forKey:key];
            }
            free(ivars);
            c = [c superclass];
        }
    }
    
    
    // 设置需要忽略的属性
    - (NSArray *)ignoredNames {
        return @[@"bone"];
    }
    
    
    // 在需要归解档的对象中实现下面方法即可:
    
    
    
    
    //// 在系统方法内来调用我们的方法
    //- (instancetype)initWithCoder:(NSCoder *)aDecoder {
    //    if (self = [super init]) {
    //        [self decode:aDecoder];
    //    }
    //    return self;
    //}
    //
    //- (void)encodeWithCoder:(NSCoder *)aCoder {
    //    [self encode:aCoder];
    //}
    
    
    
    @end

    ----- 最后使用runtime 来写了通过 block回调 直接调用手势识别的action ---------------

    #import <UIKit/UIKit.h>
    
    typedef void(^XXWGestureBlock)(id gestureRecognizer);
    
    @interface UIGestureRecognizer (Block)
    
    
    
    /**
     *  使用类方法 初始化 添加手势
     *
     *  @param block 手势回调
     *
     *  @return block 内部 action 
     *
     *
     *  使用 __unsafe_unretained __typeof(self) weakSelf = self;
     *  防止循环引用
     *
     */
    
    
    + (instancetype)xxw_gestureRecognizerWithActionBlock:(XXWGestureBlock)block;
    
    @end
    #import "UIGestureRecognizer+Block.h"
    #import <objc/runtime.h>
    
    static const int target_key;
    @implementation UIGestureRecognizer (Block)
    
    
    + (instancetype)xxw_gestureRecognizerWithActionBlock:(XXWGestureBlock)block {
        return [[self alloc]initWithActionBlock:block];
    }
    
    - (instancetype)initWithActionBlock:(XXWGestureBlock)block {
        self = [self init];
        [self addActionBlock:block];
        [self addTarget:self action:@selector(invoke:)];
        return self;
    }
    
    /**
     * Returns the value associated with a given object for a given key.
     *
     * @param object The source object for the association.
     * @param key The key for the association.
     *
     * @return The value associated with the key e key for e object.
     *
     * @see objc_setAssociatedObject
     */
    
    //OBJC_EXPORT id objc_getAssociatedObject(id object, const void *key)
    //__OSX_AVAILABLE_STARTING(__MAC_10_6, __IPHONE_3_1);
    
    - (void)addActionBlock:(XXWGestureBlock)block {
        if (block) {
            objc_setAssociatedObject(self, &target_key, block, OBJC_ASSOCIATION_COPY_NONATOMIC);
        }
    }
    
    - (void)invoke:(id)sender {
        XXWGestureBlock block = objc_getAssociatedObject(self, &target_key);
        if (block) {
            block(sender);
        }
    }
    @end

    VC 中使用,我们可以直接调用手势对象,来实现action,是不是很方便.

    [self.view addGestureRecognizer:[UITapGestureRecognizer xxw_gestureRecognizerWithActionBlock:^(id gestureRecognizer) {
    
            NSLog(@"点击-------");
        }]];
    
    [self.view addGestureRecognizer:[UILongPressGestureRecognizer xxw_gestureRecognizerWithActionBlock:^(id gestureRecognizer) {
    
            NSLog(@"长按-------");
        }]];

    总结:通过学习使用 runtime,我们能更好来了解体会oc底层的运行机制,同时,我们可以使用runtime,来获取系统底层私有方法和属性来使用,动态的添加属性和方法,在有些场景下使用非常的高效,同时我们可以使用runtime,开完成很多好的Category,来高效开发.本文章只是对runtime的一些基础知识的归纳,能够让初学者,更好更快的理解runtime,力图起个抛砖引玉的作用。还有许多关于runtime有意思东西还需要读者自己去探索发现。

    runtime 深入学习 推荐 ->
    顾鹏:http://tech.glowing.com/cn/objective-c-runtime/
    杨潇玉:http://yulingtianxia.com/blog/2014/11/05/objective-c-runtime/
    南峰子:http://southpeak.github.io/blog/2014/10/25/objective-c-runtime-yun-xing-shi-zhi-lei-yu-dui-xiang/
    叶纯俊http://chun.tips/blog/2014/11/05/bao-gen-wen-di-objective[nil]c-runtime(1)[nil]-self-and-super/



    文/Civel_Xu(简书作者)
    原文链接:http://www.jianshu.com/p/f87b220f48ae
    著作权归作者所有,转载请联系作者获得授权,并标注“简书作者”。
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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/HaiTeng/p/5626531.html
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