iOS runtime的理解和应用

项目中经常会有一些的功能模块用到runtime,最近也在学习它.对于要不要阅读runtime的源码,我觉得仅仅是处理正常的开发,那真的没有必要,只要把常用的一些函数看下和原理理解下就可以了.
但是如果真能静下心好好阅读源码，真的能帮你更加深入理解objc本身以及经过高阶包装出来的那些特性。

什么是runtime

runtime就是运行时,每个语言都有它的runtime.通俗点讲就是程序运行时发生的事情.
比如C语言,在编译的时候就决定了调用哪些函数,通过编译后就一步步执行下去,没有任何二义性,所以它是静态语言.
而objc的函数调用则可以理解为发消息,在编译的时候完全不能决定哪个函数执行,只有在运行的时候才会根据函数名找到函数调用,所以在运行的时候它能动态地添加调换属性,函数.所以它是动态语言.
动态和静态语言没有明显的界限,我感觉它们就是以runtime来区分的,看它在runtime时,有多灵活,那么它就有多动态.

• 相关定义

typedef struct objc_method *Method
struct objc_method {
    SEL method_name;            
    char *method_types;
    IMP method_imp;
} 

SEL是char*,可以理解为函数的姓名.
IMP就是函数指针,指向函数的实现.
在objc_class中method list保存了一个SEL<>IMP的映射.所以通过SEL可以找到函数的实现

typedef struct objc_ivar *Ivar;
struct objc_ivar {
    char *ivar_name;
    char *ivar_type;
    int ivar_offset;
#ifdef __LP64__
    int space;
#endif
}                                                            

实例变量，跟某个对象关联，不能被静态方法使用，与之想对应的是类变量

typedef struct objc_category *Category;
struct objc_category {
    char *category_name;           
    char *class_name;
    struct objc_method_list *instance_methods;
    struct objc_method_list *class_methods;
    struct objc_protocol_list *protocols;
}      

Catagory可以动态地为已经存在的类添加新的行为。比如类方法,实例方法,协议.
根据结构可知,不能添加属性,实例变量

struct objc_method_list {
    struct objc_method_list *obsolete;
    int method_count;
    int space;
    struct objc_method method_list[1];
}  

struct objc_ivar_list {
    int ivar_count;
    int space;
    struct objc_ivar ivar_list[1];
}                                                                    

简单地理解为存有方法和实例变量的数组

//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
};

struct objc_cache {
    unsigned int mask;
    unsigned int occupied;
    Method buckets[1];
};

objc_cache可以理解为存最近调用过的方法的数组,每次调用先访问它,提高效率

runtime常用方法

• 获取列表
  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）

class_copyPropertyList       //获取属性列表
class_copyMethodList         //获取方法列表     
class_copyIvarList           //获取成员变量列表
class_copyProtocolList       //获取协议列表

常见用于字典转模型的需求中:

@interface LYUser : NSObject
@property (nonatomic,strong)NSString *userId;
@property (nonatomic,strong)NSString *userName;
@property (nonatomic,strong)NSString *age;
@end

- (void)viewDidLoad {    
    [super viewDidLoad];    
    //利用runtime遍历一个类的全部成员变量
    NSDictionary *userDict = @{@"userId":@"1",@"userName":@"levi",@"age":@"20"};
    unsigned int count;
    LYUser *newUser = [LYUser new];
    objc_property_t *propertyList = class_copyPropertyList([LYUser class], &count);
    for (int i = 0; i < count; i++) {
        const char *propertyName = property_getName(propertyList[i]);
        NSString *key = [NSString stringWithUTF8String:propertyName];
        [newUser setValue:userDict[key] forKey:key];
    }
    NSLog(@"%@--%@--%@",newUser.userId,newUser.userName,newUser.age);     
}  

这只是最简单的转化,还要考虑容错,转换效率,现在有很多开源框架做的很不错.这是一些开源框架的性能对比:模型转换库评测结果

• 交换方法

class_getInstanceMethod（） //类方法和实例方法存在不同的地方,所以两个不同的方法获得
class_getClassMethod（）    //以上两个函数传入返回Method类型
method_exchangeImplementations    //（）交换两个方法的实现

这个用到的地方很多,可以大大减少我们的代码量,常用的有防错措施,统计打点,统一更新界面效果

防错措施

-(void)viewDidLoad
{
    NSMutableArray *testArray = [NSMutableArray new];
    [testArray addObject:@"1"];
    NSString *a = nil;
    [testArray addObject:a];
    
    for (NSInteger i = 0; i < testArray.count; i++) {
        NSLog(@"%@",testArray[i]);
    }
}

@implementation NSMutableArray(ErrorLog)
+(void)load
{
    Method originAddMethod = class_getInstanceMethod(NSClassFromString(@"__NSArrayM"), @selector(addObject:));
    Method newAddMethod = class_getInstanceMethod(NSClassFromString(@"__NSArrayM"), @selector(el_addObject:));
    
    method_exchangeImplementations(originAddMethod, newAddMethod);
}

/*
 * 自己写的方法实现
 */
-(void)el_addObject:(id)object
{
    if (object != nil) {
        [self el_addObject:object];
    }
    else
    {
        //可以添加错误日志
        NSLog(@"数组添加nil");
    }
}
@end  

统计打点

和上面的实现方式一致.在对应类的Category的load方法里交换.

//  统计页面出现
    Method originAddMethod = class_getInstanceMethod([self class], @selector(viewDidLoad));
    Method newAddMethod = class_getInstanceMethod([self class], @selector(el_ViewDidLoad));
    method_exchangeImplementations(originAddMethod, newAddMethod);

//  统计Button点击
    Method originAddMethod = class_getInstanceMethod([self class], @selector(sendAction:to:forEvent:));
    Method newAddMethod = class_getInstanceMethod([self class],@selector(el_sendAction:to:forEvent:)));
    
    method_exchangeImplementations(originAddMethod, newAddMethod);

统一更新界面效果

很多时候我们做项目都是先做逻辑,一些页面颜色,细节都是最后做.这就遇到了一些问题,可能只是改个cell右边箭头边距,placeholder默认颜色.如果一个个改过来又麻烦又有可能有疏漏,这个时候runtime就可以大显神通了.

//这个就可以统一cell右边箭头格式,非常方便
+ (void)load {
    static dispatch_once_t onceToken;
    dispatch_once(&onceToken, ^{
        Class class = [self class];
        
        SEL originalSelector = @selector(layoutSubviews);
        SEL swizzledSelector = @selector(swizzling_layoutSubviews);
        
        Method originalMethod = class_getInstanceMethod(class, originalSelector);
        Method swizzledMethod = class_getInstanceMethod(class, swizzledSelector);
        
        method_exchangeImplementations(originalMethod, swizzledMethod);
    });
}

//设置cell右边箭头
- (void)setAccessoryType:(UITableViewCellAccessoryType)accessoryType {
    if (accessoryType == UITableViewCellAccessoryDisclosureIndicator) {
        UIImageView *accessoryView = [[UIImageView alloc] initWithImage:[UIImage imageNamed:@"about_arrow_icon"]];
        accessoryView.centerY = self.centerY;
        accessoryView.right = self.width-16;
        self.accessoryView = accessoryView;
    } else if (accessoryType == UITableViewCellAccessoryNone) {
        self.accessoryView = nil;
    }
}

//设置cell右边箭头间距
- (void)swizzling_layoutSubviews {
    [self swizzling_layoutSubviews];
    if (self.imageView.image) {
        self.imageView.origin = CGPointMake(16, self.imageView.origin.y);
        self.textLabel.origin = CGPointMake(CGRectGetMaxX(self.imageView.frame)+10, self.textLabel.origin.y);
    } else {
        self.textLabel.origin = CGPointMake(16, self.textLabel.origin.y);
    }
    self.textLabel.width = MIN(self.textLabel.width, 180);
    self.accessoryView.right = self.width-16;
}  

• 关联对象

objc_setAssociatedObject(id object, const void *key, id value, objc_AssociationPolicy policy)

objc_getAssociatedObject(id object, const void *key)  

前面已经讲过,Category不能添加属性,通过关联对象就可以在运行时动态地添加属性.
这可是神器,对于封装代码很有用,例如很常见的,textField限制长度.每个都在delegate里重复代码肯定不行.自己写个自定义textField,better,不过还是有点麻烦.而runtime就可以很优雅地解决问题.

.h
@interface UITextField (TextRange)
@property (nonatomic, assign) NSInteger maxLength;   //每次限制的长度设置下就行了
@end

.m
- (void)dealloc {
    [[NSNotificationCenter defaultCenter] removeObserver:self];
}

- (void)setMaxLength:(NSInteger)maxLength {
    objc_setAssociatedObject(self, KTextFieldMaxLength, @(maxLength), OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC);
    [self textField_addTextDidChangeObserver];
}

- (NSInteger)maxLength {
    return [objc_getAssociatedObject(self, KTextFieldMaxLength) integerValue];
}

#pragma mark - Private method
- (void)textField_addTextDidChangeObserver {
    [[NSNotificationCenter defaultCenter] addObserver:self selector:@selector(textField_textDidChange:) name:UITextFieldTextDidChangeNotification object:self];
}

#pragma mark - NSNotificationCenter action
- (void)textField_textDidChange:(NSNotification *)notification {
    UITextField *textField = notification.object;
    NSString *text = textField.text;
    MYTitleInfo titleInfo = [text getInfoWithMaxLength:self.maxLength];
    if (titleInfo.length > self.maxLength) {
        UITextRange *selectedRange = [textField markedTextRange];
        UITextPosition *position = [textField positionFromPosition:selectedRange.start offset:0];
        if (!position) {
            UITextRange *textRange = textField.selectedTextRange;
            textField.text = [textField.text subStringWithMaxLength:self.maxLength];
            textField.selectedTextRange = textRange;
        }
    }
}  

以上就是关于runtime最常用的介绍,我还在学习当中,会不停地完善,和大家分享进步.
最后给大家一个学习runtime的小技巧,毕竟看源码真的很枯燥,可以去github上输入import <objc/runtime.h>,就可以看到用到runtime的实例,使学习更有目标和动力.