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1.RunTime 概述
我们在面试的时候,经常都会被问到这么个问题:为什么说OC是一门动态的语言???其实也就是想知道你对runtime的了解程度。
?Objc是一门动态语言,所以它总是想办法把一些决定工作从编译连接推迟到运行时。也就是说只有编译器是不够的,还需要一个运行时系统 (runtime system) 来执行编译后的代码。这就是 Objective-C Runtime 系统存在的意义,它是整个Objc运行框架的一块基石。 ?RunTime简称运行时。OC就是运行时机制,其中最主要的是消息机制。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基本是用C和汇编写的,并且它是开源代码,由苹果和GNU各自维护一个开源的runtime版本,这两个版本之间都在努力的保持一致。 ?使用运行时,需要导入头文件 #import <objc/runtime.h>,并且xcode5之后,苹果不建议使用底层方法,如果想要使用运行时,需要关闭严格检查objc_msgSend的调用,BuildSetting->搜索msg 改为NO,否则主动调objc_msgSend函数会报错。2.RunTime消息机制
1.消息机制是运行时里面最重要的机制,OC中任何方法的调用,本质都是发送消息。eg:
当我们实例化这个对象时:MyClass *object = [[MyClass alloc] init]; 就会调这个实例化方法:[object showUserName];
我们大概来看一下它的底层实现:
?在编译阶段,[object showUserName] 会被编译器转化为: objc_msgSend(object, "showUserName"),相当于一种“发消息”的行为。 ? 在运行阶段,执行到上述的objc_msgSend这个函数时,函数内部会到object对应的内存地址,寻找showUserName这个方法的地址并执行。如果找不到,就会抛一个“unknown selector sent to instance”的异常。证明过程:
在终端用命令打开此类文件所在的文件夹,继续写入命令:clang -rewrite-objc MyClass.m(把oc代码转写成
c/c++代码,我们常用它来窥探OC的底层实现),不一会在原来的同一目录下会多出一个 MyClass.cpp 文件
双击打开,可以看到 init 方法已经被编译器转化为下面这样:
objc_msgSend 函数被定义在 objc/message.h 目录下,其函数原型是:
OBJC_EXPORT void objc_msgSend(void /* id self, SEL op, ... */ )
该函数有两个参数,一个 id 类型(消息接收对象),一个 SEL 类型(方法的selector)。
@selector (SEL):是一个SEL方法选择器。SEL其主要作用是快速的通过方法名字查找到对应方法的函数指针,然后调用其函数。SEL其本身是一个Int类型的地址,地址中存放着方法的名字。
对于一个类中,每一个方法对应着一个SEL。所以一个类中不能存在2个名称相同的方法(有歧义。。。),即使参数类型不同,因为SEL是根据方法名字生成的,相同的方法名称只能对应一个SEL。
歧义解释:- (void)go {} + (void)go {} 这两个方法可以共存(我们知道,这两个方法的名字都是go)。
我个人的理解是:当我们向一个对象或一个类发送消息时,runtime都会根据方法名去这个对象所属的这个类的方法列表中查找方法,而方法列表的外层应该是一个字典,根据所传的接收消息对象不同,查找的方法列表也不同。
objc_msgSend([MyClass class], @selector(go));
objc_msgSend([[MyClass alloc] init], @selector(go));
Id :是一个结构体指针类型,它可以指向 Objective-C 中的任何对象。
Class vclass = NSClassFromString(@"ViewController");
id vc = [[vclass alloc] init];
objc_object 结构体定义如下:
struct objc_object { Class isa OBJC_ISA_AVAILABILITY;};
这就是我们通常所说的对象,这个结构体只有一个成员变量 isa,对象可以通过 isa 指针找到其所属的类。isa 是一个 Class 类型的成员变量,那么 Class 又是什么呢?如下:
?·Class 也有一个 isa 指针,指向其所属的元类(meta)。 ?·super_class:指向其超类。 ?·name:是类名。 ?·version:是类的版本信息。 ?·info:是类的详情。 ?·instance_size:是该类的实例对象的大小。 ?·ivars:指向该类的成员变量列表。 ?·methodLists:指向该类的实例方法列表,它将方法选择器和方法实现地址联系起来。methodLists 是指向 ·objc_method_list 指针的指针,也就是说可以动态修改 *methodLists 的值来添加成员方法,这也是 Category 实现的原理,同样解释了 Category 不能添加属性的原因。 ?·cache:Runtime 系统会把被调用的方法存到 cache 中(理论上讲一个方法如果被调用,那么它有可能今后还会被调用),下次查找的时候效率更高。 ?·protocols:指向该类的协议列表。
经过以上的讲述,我们大概可以了解到,当调用一个方法时,其运行过程大致如下:
?底层调用 [p performSelector:@selector(eat)] 方法,编译器在将代码转化为 objc_msgSend(p, @selector(eat))把方法的调用者和方法选择器当做参数传递过去。 ?首先,检测这个 selector 的 target 是不是 nil,Objc 允许我们对一个 nil 对象执行任何方法不会 Crash,因为运行时会被忽略掉。 ?如果target != nil,方法的调用者会通过 isa 指针来找到其所属的类,然后在 cache 中查找该方法,找得到就跳到对应的方法去执行。 ?若 cache 中未找到,再去 methodList 中查找。若能找到,则将 method 加入到 cache 中,以方便下次查找,并通过 method 中的函数指针跳转到对应的函数中去执行。 ?若 methodlist 中未找到,则去 superClass 中查找,一直找到 NSObject 类为止。若能找到,则将 method 加入到 cache 中。 ?如果还是查不到,则会执行消息转发,抛出异常。 我们来看看底层调用方法的几个实例(分别是无参无返回,有参无返回,有参有返回):3.RunTime交换方法
应用场景:当系统自带的方法功能不够,需要给系统自带的方法扩展一些功能时。
eg:实现image添加图片的时候,自动判断image是否为空,如果为空则提醒图片不存在。
1.自定义类, 重写系统自带的imageName:方法,这种方法虽然可以实现,但是它的弊端就是必须要使用自己的类,依赖性强。
2.给UIImage添加一个分类, 改变系统类的实现,给系统的类添加方法的时候调用(每次使用都需要导入头文件,并且如果项目比较大,之前使用的方法全部需要更改)。
3.使用runtime的交互方法,给系统的方法添加功能. 具体实现 : 添加一个分类 --> 在分类中提供一个自定义判空增加新功能的方法 --> 将这个方法的实现和系统自带的方法的实现交互.
交换方法的本质其实是交换两个方法的实现,即调换le_ccimageNamed和imageName方法,达到调用le_ccimageNamed其实就是调用imageNamed方法的目的。
那么首先需要明白方法在哪里交换,因为以后都是使用自己定义的方法取代系统的方法,所以,当程序一启动,就要求能使用自己定义的功能方法。我们一般在 + (void)load 方法里实现交换方法 (当程序启动的时候就会调用该方法,换句话说,只要程序一启动就会调用load方法,整个程序运行中只会调用一次)
?注意:交换方法时 le_ccimageNamed方法中就不能再调用imageNamed方法了,因为调用imageNamed方法实质上相当于调用 le_ccimageNamed方法,会循环引用造成死循环。
4.RunTime消息转发
在方法调用的时候,如果没有找到方法就会转向消息转发(拦截调用)。
拦截调用是指,在找不到调用的方法程序崩溃之前,你有机会通过重写NSObject
的五个方法来处理。
+ (BOOL)resolveClassMethod:(SEL)sel;
+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel;
- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector;
-(NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector;
- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation;
NSInvocation
传给你。做完你自己的处理后,调用invokeWithTarget:
方法让某个target触发这个方法。eg: Monkey *monkey = [[Monkey alloc] init];
((void (*) (id, SEL)) objc_msgSend) (monkey, sel_registerName("fly")); (猴子是不可能有飞的天赋的,除非它是孙猴子。。。)
"v@:"的含义请看官方文档:
https://developer.apple.com/library/content/documentation/Cocoa/Conceptual/ObjCRuntimeGuide/Articles/ocrtTypeEncodings.html
消息转发的作用主要是处理异常,下面来看一个实例:
NSMutableArray *arrM = [NSMutableArray array];
NSString *str = @"”;
[arrM addObject:str]; 这行代码会导致程序崩溃,因为数组添加的对象不能为空。解决方法:
总结:可以利用category + runtime + 异常的捕获写一个防止崩溃的框架,已经有大神在做了,具体请看:https://github.com/chenfanfang/AvoidCrash
5.RunTime关联对象
应用场景:当你准备用一个系统的类或者是你写的类,但是这个类并不能满足你的需求,你需要额外添加一个属性。
一般解决办法要么是extends(继承),要么使用category(类别)。
但基本不推荐使用extends,主要是耦合性太强,主要使用category。
我们都知道,分类中是无法设置属性的,如果在分类的声明中写@property 只能为其生成get 和
set 方法的声明,
这时候,runtime的关联属性就能发挥它的作用了。
注意:使用property的时候,同时重写set get方法会报错。复写了get和set方法之后@property默认生成的@synthesize就不会起作用了,这也就意味着你的类不会自动生成出来实例变量了,你就必须要自己声明实例变量。
设置关联对象使用
OBJC_EXPORT void objc_setAssociatedObject(id object, const void *key, id value, objc_AssociationPolicy policy) __OSX_AVAILABLE_STARTING(__MAC_10_6, __IPHONE_3_1);
?·object 是源对象 ?·value 是被关联的对象 ?·key 是关联的键,objc_getAssociatedObject 方法通过不同的 key 即可取出对应的被关联对象 ?·policy 是一个枚举值,表示关联对象的行为,从命名就能看出各个枚举值的含义获取关联对象使用
OBJC_EXPORT id objc_getAssociatedObject(id object, const void *key)
要删除某一个被关联的对象,使用 objc_setAssociatedObject 方法将对应的 key 设置成 nil 即可。
移除源对象中所有的关联对象
OBJC_EXPORT void objc_removeAssociatedObjects(id object)
eg:为view类添加一个点击手势(主要实现它的子类(UILabel 、UIImageView可以像button一样,有自己的点击方法)
6.RunTime实现字典与模型互转
其中,获取属性的方法可以让我们拿到各个类的私有属性,让后利用kvc赋值,加以应用。
归档解档:
常规的归档解档方法,可是当model的属性很多时,这样写就有点尴尬了。。。
利用runtime实现批量归档解档:
我们在使用一些json转model的第三方框架(JSONModel,MJExtension等)时,它们的底层都是利用runtime去实现的:
字典转模型的时候:
1.根据字典的 key 生成 setter 方法
2.使用 objc_msgSend 调用 setter 方法为 Model 的属性赋值(或者 KVC)
模型转字典的时候:
1.调用 class_copyPropertyList 方法获取当前 Model 的所有属性
2.调用 property_getName 获取属性名称
3.根据属性名称生成 getter 方法
4.使用 objc_msgSend 调用 getter 方法获取属性值(或者 KVC)
感谢这几个篇文章对我的帮助:
http://www.cocoachina.com/ios/20160523/16386.html
http://www.jianshu.com/p/5d625f86bd02
由于自己之前查阅资料时,没有及时写总结,现在有点闲时了才开始写,所以有些参考文章都不记得了,请相关作者见谅。。。