Runtime应用场景总结

作者: wg刚 | 来源:发表于2018-04-18 09:39 被阅读32次

这里总结下runtime的几个使用场景，至于前面的概念和原理大家可参考这篇文章。
我提供了一个和本次笔记同步的demo，可供参考。

一、objc_msgSend

Objective-C的方法调用实则为“发送消息”，[per msgsendTest]实际上会被转化为

objc_msgSend(per, SEL)
如果包含参数，则objc_msgSend(per, SEL, arg1, arg2, ...)
详细代码如下代码：

/*
    1、初始化一个对象，并分配内存
    Person *per = [[Person alloc] init];
    return [per msgsendTest:@"我是参数1"];
    */
    
    /*
     2、可以拆分为
    Person *per = [Person alloc];
    [per init];
    return [per msgsendTest:@"我是参数2"];
     */
    
    /*
     3、通过msgsend改写为
     Person *per = objc_msgSend([Person class], @selector(alloc));
     per = objc_msgSend(per, @selector(init));
     return objc_msgSend(per, @selector(msgsendTest:), @"我是参数3");
     */
    
    /*
     4、在3中依然可以看到@selector这种方法，于是可以进一步改成
     */
    Person *per = objc_msgSend(objc_getClass("Person"), sel_registerName("alloc"));
    per = objc_msgSend(per, sel_registerName("init"));
    return objc_msgSend(per, sel_registerName("msgsendTest:"), @"我是参数4");

注意：新建项目引入#import <objc/message.h>头文件后，使用objc_msgSend会报

objc_msgSend()报错Too many arguments to function call ,expected 0,have3

解决方法如下图：

image.png

消息发送步骤：

检测这个消息是不是要忽略的。比如 Mac OS X 开发，在ARC中有了垃圾回收就不理会MRC的 retain, release 这些函数了。
检测这个目标对象是不是 nil 对象。ObjC 的特性是允许对一个 nil 对象执行任何一个方法不会 Crash，因为会被忽略掉。
如果上面两个都过了，那就开始查找这个类的 IMP，先从 cache 里面找，完了找得到就跳到对应的函数去执行。
如果 cache 找不到就找一下方法分发表。
如果分发表找不到就到超类的分发表去找，一直找，直到找到NSObject类为止。
如果还找不到就要开始进入动态方法解析，或者重定向或者消息转发。

二、对象归解档

Person有如下属性：

@interface Person : NSObject<NSCoding>

//下面四个属性用来归解档
@property (nonatomic, copy) NSString *name;
@property (nonatomic, assign) int age;
@property (nonatomic, copy) NSString *school;
@property (nonatomic, assign) int height;

@end

通常情况下：

//归档
-(void)encodeWithCoder:(NSCoder *)aCoder{
    [aCoder encodeObject:_name forKey:@"name"];
    [aCoder encodeInt:_age forKey:@"age"];
    [aCoder encodeInt:_height forKey:@"height"];
    [aCoder encodeObject:_school forKey:@"school"];
}

//解档
- (instancetype)initWithCoder:(NSCoder *)aDecoder{
    if (self = [super init]) {
        _name = [aDecoder decodeObjectForKey:@"name"];
        _age = [aDecoder decodeIntForKey:@"age"];
        _height = [aDecoder decodeIntForKey:@"height"];
        _school = [aDecoder decodeObjectForKey:@"school"];
    }
    return self;
}

这样做的话，在属性很多或者后期需要增加属性的时候，就需要修改归解档方法，维护起来有一定工作量。
可以通过runtime实现归解档：

//告诉（NSKeyedArchiver），归档那些属性
-(void)encodeWithCoder:(NSCoder *)aCoder{
    //记录成员变量个数
    unsigned int count = 0;
    /*
     很多需要传递基本数据类型的指针，这么做是为了改变值，经过下一句代码，count的值为Person中其成员变量的真正数量，在runtime中没有.h和.m之分
     ivars  不是数组，是一个指针，ivars[0]代表指向成员变量Ivar的第0个
     */
    Ivar *ivars = class_copyIvarList([self class], &count);
    for (int i=0; i<count; i++) {
        Ivar ivar = ivars[i];
        //拿到成员变量的名字,注意类型
        const char *name = ivar_getName(ivar);
        //把C语言字符串转为OC字符串
        //把OC字符串转为C语言字符串代码为const char *name1 = [nameStr UTF8String];
        NSString *nameStr = [NSString stringWithUTF8String:name];
        [aCoder encodeObject:[self valueForKey:nameStr] forKey:nameStr];
    }
    //在runtime中，是没有ARC的，所以有new,create,copy都需要手动释放
    free(ivars);
}

-(instancetype)initWithCoder:(NSCoder *)aDecoder{
    if (self = [super init]) {
        unsigned int count = 0;
        Ivar *ivars = class_copyIvarList([self class], &count);
        for (int i=0; i<count; i++) {
            Ivar ivar = ivars[i];
            const char *name = ivar_getName(ivar);
            NSString *nameStr = [NSString stringWithUTF8String:name];
            //解档
            id value = [aDecoder decodeObjectForKey:nameStr];
            //通过KVC设置值
            [self setValue:value forKey:nameStr];
        }
        free(ivars);
    }
    return self;
}

验证结果：

//归档
           Person *per = [[Person alloc] init];
            per.name = @"寒江";
            per.age = 18;
            per.school = @"哈哈高中";
            per.height = 179;
            NSString *filePath = [self.temPath stringByAppendingPathComponent:@"hanjiang.han"];
            [NSKeyedArchiver archiveRootObject:per toFile:filePath]? [self alertView:@"归档成功"]: [self alertView:@"归档失败"];

image.png

//解档
            NSString *filePath = [self.temPath stringByAppendingPathComponent:@"hanjiang.han"];
            Person *per = [NSKeyedUnarchiver unarchiveObjectWithFile:filePath];
            [self alertView:[NSString stringWithFormat:@"解档成功:%@同学、身高%d、今年%d岁了、在%@上学!", per.name, per.height, per.age, per.school]];

image.png

三、方法交换Swizzling

该场景在项目中用的好可以解决很多项目问题，而且便于项目开发与维护。
这里举一个例子，不论在什么项目都会无法避免的涉及网络请求，在使用[NSURL URLWithString:]时，如果传入的url不合法，严重的话会导致程序崩溃。当然可以在使用的地方均加入判断，但是这么做会增加很多相同代码，而且在多人开发或者有新人时很可能忘记判断，造成程序异常。
我们通过Swizzling来解决这个问题

+(void)load{
    [super load];
    static dispatch_once_t onceToken;
    dispatch_once(&onceToken, ^{
        //系统待交换方法
        Method oldMethod = class_getClassMethod([self class], @selector(URLWithString:));
        //准备与系统方法交换的新方法
        Method newMethod = class_getClassMethod([self class], @selector(WG_URLWithString:));
        //这里要加一个判断，在没有实现新方法时，不进行交换
        if (oldMethod && newMethod) {
            method_exchangeImplementations(oldMethod, newMethod);
        }
    });
}

+(instancetype)WG_URLWithString:(NSString *)urlStr{
    if ([urlStr hasPrefix:@"http"]) {
        //注意这里不会导致死循环，因为已经进行了方法交换，所以执行[self WG_URLWithString:urlStr]时相当于执行的是[self URLWithString:urlStr]
        NSURL *url = [self WG_URLWithString:urlStr];
        if (!url) {
            return nil;
        }else{
            return url;
        }
    }else{
        return nil;
    }
}

验证：

            NSURL *url01 = [NSURL URLWithString:@"http://www.baidu.com/中文"];
            NSURL *url02 = [NSURL URLWithString:@"6666"];
            NSURL *url03 = [NSURL URLWithString:@"http://www.baidu.com"];
            [self alertView:[NSString stringWithFormat:@"URL含有中文:%@,没有http：%@、正确格式:%@", url01, url02, url03]];

image.png

在url含有中文或者不是http开头的时候认为不合法，返回nil；当然具体判断需求可以在方法里自己改动，这里我只是做个测试。

四、消息转发

在前面已经知道消息发送步骤，在当runtime在缓存和本类以及父类的方法列表中找不到执行的方法时，会调用resolveIntanceMethod或者resolveClassMethod来给一次动态添加的机会。

测试代码：

 MsgZFPerson *zfPer = [[MsgZFPerson alloc] init];
 [self alertView:[zfPer performSelector:@selector(msgsendTest:) withObject:@"消息转发第二步偷梁换柱"]];

//第1步

//当调用一个没有实现的类方法
//+(BOOL)resolveClassMethod:(SEL)sel
//调用了未实现的对象方法
+(BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel{
    /*
     IMP方法实现，一个函数指针
     下面这么做相当于：只要调用了未实现的对象方法，都会拦截执行commonMethod这个方法。
     当然也可以针对某个方法做实现处理
     */
    class_addMethod([self class], sel, (IMP)commonMethod, "");
    return YES;
//    return NO;
}

//注意：需要传参数的话：前两个参数是默认参数，必填上，后面才跟上自己的参数。如果没有参数，则默认可以不填
id commonMethod(id objc, SEL _cmd, id name){
    /*
     这里如果需要给一个通用提示的话，可以不接受传过来的参数，写成定值
     */
    NSString *className = NSStringFromClass([objc class]);
    NSString *selName = NSStringFromSelector(_cmd);
    return [NSString stringWithFormat:@"%@中%@方法未实现，会导致崩溃",className, selName];
}

image.png

当第1步返回NO时，在消息转发机制执行前，Runtime 系统会再给我们一次偷梁换柱的机会，即通过重载- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector 方法替换消息的接受者为其他对象：

//第2步
/*
 在第1步返回NO时。
 Runtime 系统会再给我们一次偷梁换柱的机会，即通过重载下面方法替换消息的接受者为其他对象。
 这里MsgZFPerson并没有msgsendTest:方法，在转发之前把消息接受对象改为了Person，该类有此方法。
 */
- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector{
    if (aSelector == @selector(msgsendTest:)) {
        return self.p;
    }
    return [super forwardingTargetForSelector:aSelector];
}

- (Person *)p{
    if (!_p) {
        _p = [[Person alloc] init];
    }
    return _p;
}

//在Person类中
- (NSString *)msgsendTest:(NSString *)str{
    return [NSString stringWithFormat:@"测试消息发送msgsendTest这是参数:%@", str];
}

image.png

//第3步
//如果前两步都没有拦截的话，则可以消息转发，防止崩溃
-(NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector{
    if (aSelector == @selector(msgsendTest:)) {
        return [NSMethodSignature signatureWithObjCTypes:"v@:"];
    }
    return [super methodSignatureForSelector:aSelector];
}

-(void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation{
    if ([self.p respondsToSelector:[anInvocation selector]]) {
        [anInvocation invokeWithTarget:self.p];
    }else{
        [super forwardInvocation:anInvocation];
    }
//    [anInvocation setSelector:@selector(dance:)];
//    [anInvocation invokeWithTarget:self];
}

- (NSString *)dance:(NSString *)str{
    return str;
}

forwardInvocation: 方法就像一个不能识别的消息的分发中心，将这些消息转发给不同接收对象。或者它也可以象一个运输站将所有的消息都发送给同一个接收对象。它可以将一个消息翻译成另外一个消息，或者简单的”吃掉“某些消息，因此没有响应也没有错误。forwardInvocation:方法也可以对不同的消息提供同样的响应，这一切都取决于方法的具体实现。该方法所提供是将不同的对象链接到消息链的能力。

五、动态添加类，类成员变量，实例方法

- (NSString *)addClassTest{
    Class WGPerson = objc_allocateClassPair([NSObject class], "WGPerson", 0);
    //添加成员变量name,age
    class_addIvar(WGPerson, "_name", sizeof(NSString *), log2(sizeof(NSString *)), @encode(NSString *));
    class_addIvar(WGPerson, "_age", sizeof(int), log2(sizeof(int)), @encode(int));
    
    //添加实例方法
    SEL method = sel_registerName("say:");
    class_addMethod(WGPerson, method, (IMP)sayFunction, "v@:@");
    
    //注册一个类
    objc_registerClassPair(WGPerson);
    
    //创建类的实例
    id wgp = [[WGPerson alloc] init];
    
    //通过KVC赋值
    [wgp setValue:@"hanjiang" forKey:@"name"];
    //通过从类中获取成员变量_age，再为pepleShare的成员变量赋值
    Ivar ivar = class_getInstanceVariable(WGPerson, "_age");
    object_setIvar(wgp, ivar, @18);
    
    //发送消息
    NSString *str =  objc_msgSend(wgp, method, @"动态添加类，给类添加成员变量，给变量赋值成功");
    
    //当WGPerson类或者它的子类的实例还存在，则不能调用objc_disposeClassPair这个方法；因此这里要先销毁实例对象后才能销毁类；
    wgp = nil;
    //销毁类
    objc_disposeClassPair(WGPerson);
    
    return str;
}

id sayFunction(id objc, SEL _cmd, id some){
    return [NSString stringWithFormat:@"今年%@岁的%@说:%@",object_getIvar(objc, class_getInstanceVariable([objc class], "_age")),[objc valueForKey:@"name"], some];
}

测试：

WGAddClass *add = [[WGAddClass alloc] init];
self alertView:[add addClassTest]];

结果：

image.png

六、分类中添加属性探索

在CPerson分类中添加两个属性，

#import "CPerson.h"

typedef void(^CodingCallback)(void);

@interface CPerson (Associate)

@property (nonatomic, strong) NSNumber *height;
@property (nonatomic, copy) CodingCallback associatedCallback;

在CPerson类中有如下属性和实例方法

@interface CPerson : NSObject{
    NSString *_occupation;//职业
    NSString *_nationality;//国籍
}

@property (nonatomic, copy) NSString *name;
@property (nonatomic, assign) NSUInteger age;

- (NSDictionary *)allProperties;
- (NSDictionary *)allIvars;
- (NSDictionary *)allMethods;

接下来获取CPerson所有的属性，成员变量和实例方法

- (NSDictionary *)allProperties{
    unsigned int count = 0;
    NSMutableDictionary *resultDict = [[NSMutableDictionary alloc] init];
    objc_property_t *properties = class_copyPropertyList([self class], &count);
    for (int i = 0; i < count; i++) {
        objc_property_t property = properties[i];
        const char *pro = property_getName(property);
        NSString *proName = [NSString stringWithUTF8String:pro];
        id proValue = [self valueForKey:proName];
        if (proValue) {
            resultDict[proName] = proValue;
        }else{
            resultDict[proName] = @"属性字典中key对应的值不存在";
        }
    }
    free(properties);
    return resultDict;
}
- (NSDictionary *)allIvars{
    unsigned int count = 0;
    NSMutableDictionary *resultDict = [[NSMutableDictionary alloc] init];
    Ivar *ivars = class_copyIvarList([self class], &count);
    for (int i = 0; i < count; i++) {
        Ivar ivar = ivars[i];
        const char *iva = ivar_getName(ivar);
        NSString *ivaName = [NSString stringWithUTF8String:iva];
        id ivaValue = [self valueForKey:ivaName];
        if (ivaValue) {
            resultDict[ivaName] = ivaValue;
        }else{
            resultDict[ivaName] = @"成员变量字典中key对应的值不存在";
        }
    }
    free(ivars);
    return resultDict;
}
- (NSDictionary *)allMethods{
    unsigned int count = 0;
    NSMutableDictionary *resultDic = [NSMutableDictionary dictionary];
    Method *methods = class_copyMethodList([self class], &count);
    for (int i = 0; i < count; i++) {
        Method method = methods[i];
        SEL metdsel = method_getName(method);
        const char *metd = sel_getName(metdsel);
        NSString *metdName = [NSString stringWithUTF8String:metd];
        //获取参数个数
        unsigned int arguments = method_getNumberOfArguments(method);
        //其中有两个默认参数，id self, SEL _cmd
        resultDic[metdName] = @(arguments - 2);
    }
    free(methods);
    return resultDic;
}

结果如下：

image.png

从结果可以看出，即使为分类添加了set和get方法，外界可以通过.语法调用改属性，但是在成员变量列表中依然没有height和associatedCallback，可见在分类里是不能添加成员变量的。

在category中不能添加属性的原因：
在分类里使用@property声明属性，只是将该属性添加到该类的属性列表，并声明了setter和getter方法，但是没有生成相应的成员变量，也没有实现setter和getter方法。所以说分类不能添加属性。但是当我们在分类里使用@property声明属性，而且自己实现了setter和getter方法后，那么在这个类以外可以正常通过点语法给该属性赋值和取值。就是说，在分类里使用@property声明属性，又实现了setter和getter方法后，可以认为给这个类添加上了属性。

七、 runtime实现字典和model之间的转换

字典转模型：思路就是每个属性都有对应的set方法，这里根据字典中对应KEY生成对应的set方法，然后发送set消息。
模型转字典：遍历所有属性，然后根据属性名称生成对应get方法，然后发送get消息。

-(instancetype)initWithDictionary:(NSDictionary *)dictionary{
    if (self=[super init]) {
        NSArray *keyArr = [dictionary allKeys];
        for (int i = 0; i<keyArr.count; i++) {
            NSString *key = keyArr[i];
            id value = [dictionary valueForKey:key];
            //key首字母大写
            NSString *setName = [NSString stringWithFormat:@"set%@:",key.capitalizedString];
            //生成set方法
            SEL method = NSSelectorFromString(setName);
            if ([self respondsToSelector:method]) {
                objc_msgSend(self, method, value);
            }else{
                NSLog(@"生成%@set方法失败", key.capitalizedString);
            }
        }
    }
    return self;
}

-(NSDictionary *)convertToDictionary{
    NSMutableDictionary *dic = [[NSMutableDictionary alloc] init];
    unsigned int count = 0;
    objc_property_t *properties = class_copyPropertyList([self class], &count);
    if (count >0) {
        for (int i=0; i<count; i++) {
            objc_property_t property = properties[i];
            const char *pro = property_getName(property);
            NSString *proName = [NSString stringWithUTF8String:pro];
            SEL method = NSSelectorFromString(proName);
            if ([self respondsToSelector:method]) {
                id value = objc_msgSend(self, method);
                if (value) {
                    [dic setValue:value forKey:proName];
                }else{
                    [dic setValue:@"字典的key对应的value不能为nil哦!" forKey:proName];
                }
            }
        }
        free(properties);
        return dic;
    }
    free(properties);
    return nil;
}

测试：

           NSDictionary *dic = @{@"name":@"寒江",
                                  @"age":@18,
                                  @"occupation":@"老师",
                                  @"captionality":@"中国"
                                  };
            //字典转模型
            PersonModel *dp = [[PersonModel alloc] initWithDictionary:dic];
//            [self alertView:[NSString stringWithFormat:@"%@今年%@岁在%@做%@！",dp.name, dp.age, dp.captionality, dp.occupation]];
            //模型转字典
            NSDictionary *newDic = [dp convertToDictionary];
                        [self alertView:[NSString stringWithFormat:@"runtime模型转字典%@", newDic]];

结果：

image.png

Runtime应用场景总结

一、objc_msgSend

Objective-C的方法调用实则为“发送消息”，[per msgsendTest]实际上会被转化为

注意：新建项目引入#import <objc/message.h>头文件后，使用objc_msgSend会报

二、对象归解档

三、方法交换Swizzling

四、消息转发

五、动态添加类，类成员变量，实例方法

六、分类中添加属性探索

七、 runtime实现字典和model之间的转换

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注意：新建项目引入#import <objc/message.h>头文件后，使用objc_msgSend会报

二、 对象归解档

三、 方法交换Swizzling

四、消息转发

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