Objective-C运行时编程

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本文结构

• 基础实现
• 性能优化
• 参考

关键字：Objective-C OC description函数 自动打印属性及属性值 运行时枚举成员变量

基础实现

使用NSLog或po，Xcode默认调用对象的description方法，若没实现，则打印对象的地址，不方便查看对象的状态。特别地，在RESTful编程中，服务器返回的JSON对象往往具有较多属性，若每个对象建立一个类，并为这些类一一实现description方法，工作量大且是重复性工作，对我们码农没实质帮助，还容易漏掉部分属性。像这种重复性工作，还是由计算机去做更合适。

实现自动化description的基本思路是，基类实现此方法，子类只需按需定义属性即可。

基类实现description的算法是，通过运行时读取对象运行时所属的类（注：当使用KVO时，在有观察者的情况下，运行时将为被观察的类生成一个新类，再返回新类的类型，这是ISA混写的一种具体应用。)对象及所有成员变量，再由KVC读写成员变量的值。

BaseModel.m
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
- (NSDictionary *)mapPropertiesToDictionary {
	// 用以存储属性（key）及其值（value）
	NSMutableDictionary *dictionary = [NSMutableDictionary dictionary];
	// 获取当前类对象类型
	Class cls = [self class];
	// 获取类对象的成员变量列表，ivarsCount为成员个数
	uint ivarsCount = 0;
	Ivar *ivars = class_copyIvarList(cls, &ivarsCount);
	// 遍历成员变量列表，其中每个变量为Ivar类型的结构体
	const Ivar *ivarsEnd = ivars + ivarsCount;
	for (const Ivar *ivarsBegin = ivars; ivarsBegin < ivarsEnd; ivarsBegin++) {
		Ivar const ivar = *ivarsBegin;
		//　获取变量名
		NSString *key = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getName(ivar)];
		/*
	 	若此变量声明为属性，则变量名带下划线前缀'_'
	 	比如 @property (nonatomic, copy) NSString *name;则 key = _name;
	 	为方便查看属性变量，在此特殊处理掉下划线前缀
	 	*/
		if ([key hasPrefix:@"_"]) key = [key substringFromIndex:1];
		//　获取变量值
		id value = [self valueForKey:key];
		// 处理属性未赋值属性，将其转换为null，若为nil，插入将导致程序异常
		[dictionary setObject:value ? value : [NSNull null]
					   forKey:key];
	}
    if (ivars) {
        free(ivars);
    }
	return dictionary;
}

枚举属性完成了。需要说明的是，由于业务中类层次只有两层，故上述代码不处理父类属性。若有需要，可通过class_getSuperclass()方法枚举父类成员变量，在递归父类时，递归出口为当前枚举的类等于根类NSObject，即cls == [NSObject class]。剩下的是实现基类的description方法。

BaseModel.m
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
- (NSString *)description {
	NSMutableString *str = [NSMutableString string];
	NSString *className = NSStringFromClass([self class]);
	NSDictionary *dic = [self mapPropertiesToDictionary];
	[dic enumerateKeysAndObjectsUsingBlock:^(id key, id obj, BOOL *stop) {
		[str appendFormat:@"%@ = %@
", key, obj];
	}];
	return str;
}

至此，功能基本完成。子类只需继承基类，在.h文件中声明属性即可。

User.h	
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
#import "BaseModel.h"

@interface UserState : BaseModel

@property (nonatomic, copy) NSString *name;

@end

虽然功能实现了，前面的实现还有性能优化空间。

性能优化

每次调用description，都要调用mapPropertiesToDictionary，显然无此必要。故，优化思路是，在基类中维护一个静态哈希表，子类第一次使用description方法才调用mapPropertiesToDictionary，往后都从哈希表中检索已构造的属性值字典。下面给出一种参考实现。

BaseModel.m
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
static NSMutableDictionary *modelsDescription = nil;

// 在load或initialize方法中初始化哈希表，在此为字典。
+ (void)load {
	static dispatch_once_t onceToken;
	dispatch_once(&onceToken, ^{
		modelsDescription = [NSMutableDictionary dictionary];
	});
}

// 修改description构造字典处理
- (NSString *)description {
	//...
	if (value) {
		dic = (NSDictionary *)value;
	} else {
		dic = [self mapPropertiesToDictionary];
		[modelsDescription setObject:dic forKey:className];
	}
	//...
}

关于根类NSObject的load与initialize之间的区别，下次再作讲解。

参考

Objective-C Runtime Reference