IOS-RunTime应用

什么是Runtime

总结起来，iOS中的RunTime的作用有以下几点：

1.发送消息(obj_msgSend)

2.方法交换(method_exchangeImplementations)

3.消息转发

4.动态添加方法

5.给分类添加属性

6.获取到类的成员变量及其方法

7.动态添加类

8.解档与归档

9.字典转模型

runtime是一套比较底层的纯C语言API, 属于1个C语言库, 包含了很多底层的C语言API。

在我们平时编写的OC代码中, 程序运行过程时, 其实最终都是转成了runtime的C语言代码, runtime算是OC的幕后工作者.例如[target doSomething];会被转化成objc_msgSend(target, @selector(doSomething));。

OC中一切都被设计成了对象，我们都知道一个类被初始化成一个实例，这个实例是一个对象。实际上一个类本质上也是一个对象，在runtime中用结构体表示。

例如: OC就是典型的运行时机制,OC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,只有在真正运行时才会根据函数的名称找到对应的函数来调用.而C语言中函数在编译的时候就会决定调用哪个函数.

相关的定义：

/// 描述类中的一个方法
typedef struct objc_method *Method;

/// 实例变量
typedef struct objc_ivar *Ivar;

/// 类别Category
typedef struct objc_category *Category;

/// 类中声明的属性
typedef struct objc_property *objc_property_t;

类在runtime中的表示

//类在runtime中的表示
struct objc_class {
    Class isa;//指针，顾名思义，表示是一个什么，
    //实例的isa指向类对象，类对象的isa指向元类

#if !__OBJC2__
    Class super_class;  //指向父类
    const char *name;  //类名
    long version;
    long info;
    long instance_size
    struct objc_ivar_list *ivars //成员变量列表
    struct objc_method_list **methodLists; //方法列表
    struct objc_cache *cache;//缓存
    //一种优化，调用过的方法存入缓存列表，下次调用先找缓存
    struct objc_protocol_list *protocols //协议列表
    #endif
} OBJC2_UNAVAILABLE;
/* Use `Class` instead of `struct objc_class *` */

 

获取列表

有时候会有这样的需求，我们需要知道当前类中每个属性的名字（比如字典转模型，字典的Key和模型对象的属性名字不匹配）。
我们可以通过runtime的一系列方法获取类的一些信息（包括属性列表，方法列表，成员变量列表，和遵循的协议列表）。

//
//  RunTimeTool.m
//  IOS_0423_RunTime
//
//  Created by ma c on 16/4/23.
//  Copyright © 2016年 博文科技. All rights reserved.
//

#import "RunTimeTool.h"
#import <objc/runtime.h>
#import "Person.h"

@implementation RunTimeTool

//获得成员变量
+ (void)accessToMemberVariable
{
    unsigned int count;
    //获得成员变量结构体
    Ivar *ivars = class_copyIvarList([Person class], &count);
    for (int i = 0; i < count; i++) {
        Ivar ivar = ivars[i];
        
        //根据Ivar获得成员变量的名称
        const char *nameC = ivar_getName(ivar);
        //C的字符串转成OC字符串
        NSString *nameOC = [NSString stringWithUTF8String:nameC];
        NSLog(@"%@",nameOC);
    }
    free(ivars);
}
//获得属性
+ (void)accessToProperty
{
    unsigned int count;
    //获得指向该类所有属性的指针
    objc_property_t *properties = class_copyPropertyList([Person class], &count);
    
    for (int i = 0; i < count; i++) {
        //获得该类一个属性的指针
        objc_property_t property = properties[i];
        
        //获得属性的名称
        const char *nameC = property_getName(property);
        //C的字符串转成OC字符串
        NSString *nameOC = [NSString stringWithUTF8String:nameC];
        NSLog(@"%@",nameOC);
    }
    free(properties);
}
//获得方法
+ (void)accessToMethod
{
    unsigned int count;
    //获得指向该类所有方法的指针
    Method *methods = class_copyMethodList([Person class], &count);
    
    for (int i = 0; i < count; i++) {
        
        //获得该类的一个方法指针
        Method method = methods[i];
        //获取方法
        SEL methodSEL = method_getName(method);
        //将方法名转化成字符串
        const char *methodC = sel_getName(methodSEL);
        //C的字符串转成OC字符串
        NSString *methodOC = [NSString stringWithUTF8String:methodC];
        //获得方法参数个数
        int arguments = method_getNumberOfArguments(method);
        NSLog(@"%@方法的参数个数：%d",methodOC, arguments);
    }
    free(methods);
}
//获得协议
+ (void)accessToProtocol
{
    unsigned int count;
    //获取指向该类遵循的所有协议的指针
    __unsafe_unretained Protocol **protocols = class_copyProtocolList([Person class], &count);
    
    for (int i = 0; i < count; i++) {
        //获取指向该类遵循的一个协议的指针
        Protocol *protocol = protocols[i];
        
        //获得属性的名称
        const char *nameC = protocol_getName(protocol);
        //C的字符串转成OC字符串
        NSString *nameOC = [NSString stringWithUTF8String:nameC];
        NSLog(@"%@",nameOC);

    }
    free(protocols);
}


@end

 

发送消息

objc_msgSend,只有对象才能发送消息,因此以objc开头.

使用消息机制的前提:导入#improt<objc/message.h>

// 创建person对象
    Person *p = [[Person alloc] init];

    // 调用对象方法
    [p eat];

    // 本质：让对象发送消息
    objc_msgSend(p, @selector(eat));

    // 调用类方法的方式：两种
    // 第一种通过类名调用
    [Person eat];
    // 第二种通过类对象调用
    [[Person class] eat];

    // 用类名调用类方法，底层会自动把类名转换成类对象调用
    // 本质：让类对象发送消息
    objc_msgSend([Person class], @selector(eat));

消息机制原理:对象根据方法编号(SEL)去映射表查找对应的方法实现

动态添加方法

对象在收到无法解读的消息后，首先会调用所属类的 + (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel

这个方法在运行时，没有找到SEL的IML时就会执行。这个函数是给类利用class_addMethod添加函数的机会。根据文档，如果实现了添加函数代码则返回YES，未实现返回NO。

首先从外部隐式调用一个不存在的方法：

 [person performSelector:@selector(sleep:) withObject:@"8小时"];

然后，在person对象内部重写拦截调用的方法，动态添加方法。

//动态添加方法
+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel
{
    if ([NSStringFromSelector(sel) isEqualToString:@"sleep:"]) {
        class_addMethod(self, sel, (IMP)sleepMethod, "v@:*");
        return YES;
    }
    return [super resolveInstanceMethod:sel];
}
void sleepMethod(id self, SEL _cmd, NSString *string)
{
    NSLog(@"睡了%@",string);
}

其中class_addMethod的四个参数分别是：

1.Class cls 给哪个类添加方法，本例中是self

2.SEL name 添加的方法，本例中是重写的拦截调用传进来的selector。

3.IMP imp 方法的实现，C方法的方法实现可以直接获得。如果是OC方法，可以用+ (IMP)instanceMethodForSelector:(SEL)aSelector;获得方法的实现。

4."v@:" 意思是，v代表无返回值void，如果是i则代表int；@代表 id sel; : 代表 SEL _cmd;

  “v@:@@” 意思是，两个参数的没有返回值。

  "v@:*"意思是，代表有一个参数的方法

 

消息转发

如果在+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel中没有找到或者添加方法

消息继续往下传递到- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector看看是不是有对象可以执行这个方法

+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel {
 
    return [super resolveInstanceMethod:sel];
}


//消息转发
- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector
{
    Class class = NSClassFromString(@"Chinese");
    Person *person = [[class alloc] init];
    if (aSelector == NSSelectorFromString(@"study")) {
        return person;
    }
    return [super forwardingTargetForSelector:aSelector];
}

 

动态交换方法

//动态交换方法
+ (void)load
{
    /*
     load方法会在类第一次加载时调用
     交换方法应该保证，在程序中只被执行一次
     */
    
    SEL runSEL = @selector(run);
    SEL eatSEL = @selector(eat);
    
    //两个方法的Method方法地址
    Method runMethod = class_getInstanceMethod([self class], runSEL);
    Method eatMethod = class_getInstanceMethod([self class], eatSEL);
    
    //首先动态的添加方法，实现是被交换的方法，返回值表示添加成功还是失败
    BOOL isAdd = class_addMethod(self, eatSEL, method_getImplementation(runMethod), "v@:");
    
    if (isAdd) {
        //如果成功说明类中不存在这个方法实现，将被交换的方法实现替换这个并不存在的实现
        class_replaceMethod(self, runSEL, method_getImplementation(eatMethod), "v@:");
    } else {
        method_exchangeImplementations(runMethod, eatMethod);
    }
}

给分类添加属性

#import "Person.h"

@interface Person (Ext)

@property (nonatomic, strong) NSString *IDCard;

@end


//
//  Person+Ext.m
//  IOS_0423_RunTime
//
//  Created by ma c on 16/4/24.
//  Copyright © 2016年 博文科技. All rights reserved.
//

#import "Person+Ext.h"
#import <objc/message.h>

@implementation Person (Ext)

static const char *key = "identifier";

- (void)setIDCard:(NSString *)IDCard
{
    // 第一个参数：给哪个对象添加关联
    // 第二个参数：关联的key，通过这个key获取
    // 第三个参数：关联的value
    // 第四个参数:关联的策略
    objc_setAssociatedObject(self, key, IDCard, OBJC_ASSOCIATION_COPY_NONATOMIC);

}

- (NSString *)IDCard
{
    // 根据关联的key，获取关联的值。
    return objc_getAssociatedObject(self, key);
}

@end

 

动态创建类

#import "AppDelegate.h"
#import <objc/runtime.h>

@interface AppDelegate ()

@end

@implementation AppDelegate


- (BOOL)application:(UIApplication *)application didFinishLaunchingWithOptions:(NSDictionary *)launchOptions {
    // 延时，等待所有控件加载完
    dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(2.0 * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{
        [self test];
    });
    return YES;
}

- (void)test
{
    // 这个规则肯定事先跟服务端沟通好，跳转对应的界面需要对应的参数
    NSDictionary *userInfo = @{
                               @"class": @"BowenViewController",
                               @"property": @{
                                       @"ID": @"123",
                                       @"type": @"12"
                                       }
                               };
    
    [self push:userInfo];
}

#pragma mark 接收推送消息
- (void)application:(UIApplication *)application didReceiveRemoteNotification:(NSDictionary *)userInfo
{

    [self push:userInfo];
}

/**
 *  跳转界面
 */
- (void)push:(NSDictionary *)params
{
    // 类名
    NSString *class =[NSString stringWithFormat:@"%@", params[@"class"]];
    const char *className = [class cStringUsingEncoding:NSASCIIStringEncoding];
    
    // 从一个字串返回一个类
    Class newClass = objc_getClass(className);
    if (!newClass)
    {
        // 创建一个类
        Class superClass = [NSObject class];
        newClass = objc_allocateClassPair(superClass, className, 0);
        // 注册你创建的这个类
        objc_registerClassPair(newClass);
    }
    // 创建对象
    id instance = [[newClass alloc] init];
    
    NSDictionary *propertys = params[@"property"];
    [propertys enumerateKeysAndObjectsUsingBlock:^(id key, id obj, BOOL *stop) {
        // 检测这个对象是否存在该属性
        if ([self checkIsExistPropertyWithInstance:instance verifyPropertyName:key]) {
            // 利用kvc赋值
            [instance setValue:obj forKey:key];
        }
    }];

    
    // 获取导航控制器
    UITabBarController *tabVC = (UITabBarController *)self.window.rootViewController;
    UINavigationController *pushClassStance = (UINavigationController *)tabVC.viewControllers[tabVC.selectedIndex];
    
    // 跳转到对应的控制器
    [pushClassStance pushViewController:instance animated:YES];
}

/**
 *  检测对象是否存在该属性
 */
- (BOOL)checkIsExistPropertyWithInstance:(id)instance verifyPropertyName:(NSString *)verifyPropertyName
{
    unsigned int outCount, i;
    
    // 获取对象里的属性列表
    objc_property_t * properties = class_copyPropertyList([instance
                                                           class], &outCount);
    
    for (i = 0; i < outCount; i++) {
        objc_property_t property =properties[i];
        //  属性名转成字符串
        NSString *propertyName = [[NSString alloc] initWithCString:property_getName(property) encoding:NSUTF8StringEncoding];
        // 判断该属性是否存在
        if ([propertyName isEqualToString:verifyPropertyName]) {
            free(properties);
            return YES;
        }
    }
    free(properties);
    
    return NO;
}

@end

解档与归档

//归档
- (void)encodeWithCoder:(NSCoder *)aCoder
{
    unsigned int count;
    //获得指向该类所有属性的指针
    objc_property_t *properties = class_copyPropertyList([self class], &count);
    
    for (int i = 0; i < count; i++) {
        //获得该类一个属性的指针
        objc_property_t property = properties[i];
        
        //获得属性的名称
        const char *nameC = property_getName(property);
        //C的字符串转成OC字符串
        NSString *nameOC = [NSString stringWithUTF8String:nameC];
        
        //通过关键字取值
        NSString *propertyValue = [self valueForKey:nameOC];
        //编码属性
        [aCoder encodeObject:propertyValue forKey:nameOC];
    }
    free(properties);

    
}

//解档
- (instancetype)initWithCoder:(NSCoder *)aDecoder
{
    unsigned int count;
    //获得指向该类所有属性的指针
    objc_property_t *properties = class_copyPropertyList([self class], &count);
    
    for (int i = 0; i < count; i++) {
        //获得该类一个属性的指针
        objc_property_t property = properties[i];
        
        //获得属性的名称
        const char *nameC = property_getName(property);
        //C的字符串转成OC字符串
        NSString *nameOC = [NSString stringWithUTF8String:nameC];
        //解码属性值
        NSString *propertyValue = [aDecoder decodeObjectForKey:nameOC];
        [self setValue:propertyValue forKey:nameOC];
    }
    free(properties);
    
    return self;
}

字典转模型

思路：利用运行时，遍历模型中所有属性，根据模型的属性名，去字典中查找key，取出对应的值，给模型的属性赋值。

步骤：提供一个NSObject分类，专门字典转模型，以后所有模型都可以通过这个分类转。

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    // Do any additional setup after loading the view, typically from a nib.

    // 解析Plist文件
    NSString *filePath = [[NSBundle mainBundle] pathForResource:@"status.plist" ofType:nil];

    NSDictionary *statusDict = [NSDictionary dictionaryWithContentsOfFile:filePath];

    // 获取字典数组
    NSArray *dictArr = statusDict[@"statuses"];

    // 自动生成模型的属性字符串
//    [NSObject resolveDict:dictArr[0][@"user"]];


    _statuses = [NSMutableArray array];

    // 遍历字典数组
    for (NSDictionary *dict in dictArr) {

        Status *status = [Status modelWithDict:dict];

        [_statuses addObject:status];

    }

    // 测试数据
    NSLog(@"%@ %@",_statuses,[_statuses[0] user]);


}

@end

@implementation NSObject (Model)

+ (instancetype)modelWithDict:(NSDictionary *)dict
{
    // 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 = dict[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 modelWithDict: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 modelWithDict: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

其他：http://www.jianshu.com/p/58c985408b75