ios中runtime分析

作者: 天涯一梦 | 来源:发表于2017-10-10 18:56 被阅读39次

             大家好,今天给大家分享下对于runtime 的理解 ,网上关于runtime 的介绍非常多,内容也各种各样,本篇根据自己对runtime的理解,从  是什么,为什么,干什么,怎么干 几个方面谈谈对runtime的理解.

    一、是什么?

            runtime ,又叫运行时,字面意思是程序运行的时候,即run起来的时候,是ios中非常重要非常核心的一个特性,runtime是指在程序运行时,才确定数据的类型、消息的具体响应等,将数据类型的确定及消息的响应由编译时推到了程序运行的时候。

    二、为什么?

           Objective-C语言是一门动态语言,runtime是一套底层的 C 语言 API。它会将一些工作放在代码运行时才处理而并非编译时。也就是说,有很多类和成员变量在我们编译的时是不知道的,而在运行时,我们所编写的代码会转换成完整的确定的代码运行。它能让我们动态生成、修改、删除一个类、一个成员变量、一个消息。

    三、干什么

    因为runtime的特性,它可以运行的时候,动态的操作类。比如:

        a.动态创建类一个类,KVO的底层实现就是这么干的,动态生成一个中间类,继承原来的类,拦截setter方法,当属于被修改时,setter将拦截的消息发出,观察者响应

         b.动态的为某个类添加属性、消息,Category底层实现原理,这里要注意,动态添加的是属性而不是成员变量,这是因为类一旦实例化,是无法往Ivar的list里添加变量的,但是可以添加属性,分不清属性跟变量的同学出门先百度去。运行时,Category会动态的往实例的Method List里添加消息实现,消息会被追 加到消息列表尾部,响应的时候,objc_msgSend()会从消息列表里,从后往前找能响应的消息,这里注意,是从后往前在消息列表里找,所以Category如果跟主类的消息名一样的话,会覆盖主类的消息响应。

        c.动态的修改某个类的属性、消息, ios swizzling实现,也是hook的前提,即在运行时,通过消息的Selector获取实例的消息实现IMP,然后把IMP替换成自定义的IMP。从而可以hook住sdk或别的类里代码,加上我们自己的逻辑。

        d.其他,还有很多我们可以利用runtime特么实现的功能,这里不一一介绍了,大家感兴趣可以专门搜集下这个专题。

    四、怎么干

    这个问题,是这4个标题里最复杂的,也是最重要的,首先我们来看一些runtime相关的概念和机制。

        1.我们要使用runtime的特性,就要引入runtime的头文件,升级了xcode 9,现在ios11里,runtime大概包含的几个头文件,如图:

        2.常见概念SEL:SEL又叫选择器,是表示一个方法的selector的指针,其定义如下:

    typedef struct objc_selector *SEL;

    方法的selector用于表示运行时方法的名字。Objective-C在编译时,会依据每一个方法的名字、参数序列,生成一个唯一的整型标识(Int类型的地址),这个标识就是SEL。通常,SEL的获取方法有以下三种:

        a、sel_registerName函数

        b、Objective-C编译器提供的@selector()

        c、NSSelectorFromString(@"xx")方法

    3.常概念IMP:IMP实际上是一个函数指针,指向方法实现的地址。

    其定义如下:

    id (*IMP)(id, SEL,...)

    第一个参数:是指向self的指针(如果是实例方法,则是类实例的内存地址;如果是类方法,则是指向元类的指针)

    第二个参数:是方法选择器(selector)

    接下来的参数:方法的参数列表。

    前面介绍过的SEL就是为了查找方法的最终实现IMP的。由于每个方法对应唯一的SEL,因此我们可以通过SEL方便快速准确地获得它所对应的IMP,查找过程将在下面讨论。取得IMP后,我们就获得了执行这个方法代码的入口点,此时,我们就可以像调用普通的C语言函数一样来使用这个函数指针了。

    4.Method:Method用于表示类定义中的方法,则定义如下:

    typedef struct objc_method *Methodstruct objc_method{    SEL method_name      OBJC2_UNAVAILABLE; //方法名char *method_types   OBJC2_UNAVAILABLE;    IMP method_imp       OBJC2_UNAVAILABLE; //方法实现}

    我们可以看到该结构体中包含一个SEL和IMP,实际上相当于在SEL和IMP之间作了一个映射。有了SEL,我们便可以找到对应的IMP,从而调用方法的实现代码。

    5.消息调用流程:参考公众号第一篇,objc_msgSend()找消息响应的流程

    6.消息转发:

    当一个对象无法接收某一消息时,就会启动所谓“消息转发(message forwarding)”机制,这是对上面流程5的一个补充。通过这一机制,我们可以告诉对象如何处理未知的消息。默认情况下,对象接收到未知的消息,会执行系统默认的处理,导致程序崩溃。当然,了解这一特性之后,我们也可以做一些策略,不让它crash。做法就是动态拦截。网上例子特别多,不多做叙述。

    示例:

    1.swizzling

    注意:交换两个方法的实现一般写在类的load方法里面,因为load方法会在程序运行前加载一次,而initialize方法会在类或者子类在 第一次使用的时候调用,当有分类的时候会调用多次

    2.动态添加属性(不是变量),又叫关联对象

    3.动态添加方法

    从警告里可以看到,我们没有在头文件中声名eat方法,eat方法是我们动态添加的。

    综上,这些是我们本节对runtime  的一些探究,runtime本身是一个非常复杂的实现,这里只是讨论了其中的一部分,抛砖引玉,文中图片里引用的相关api,像class_addMethod(),performSelector()这些api,大家不理解是什么意思的,可以直接在document里查询,这里不做说明。

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