iOS开发中runtime常用的几种方法

公司项目中用了一些 runtime 相关的知识, 初看时有些蒙, 虽然用的并不多, 但还是想着系统的把 runtime 相关的常用方法整理一下, 自己以后用着方便, 也希望对看到的朋友有所帮助。

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一、runtime 简介

runtime 简称运行时，是系统在运行的时候的一些机制，其中最主要的是消息机制。它是一套比较底层的纯 C 语言 API, 属于一个 C 语言库，包含了很多底层的 C 语言 API。我们平时编写的 OC 代码，在程序运行过程时，其实最终都是转成了 runtime 的 C 语言代码。如下所示:

<pre class="prettyprint hljs less" style="padding: 0.5em; font-family: Menlo, Monaco, Consolas, "Courier New", monospace; color: rgb(68, 68, 68); border-radius: 4px; display: block; margin: 0px 0px 1.5em; font-size: 14px; line-height: 1.5em; word-break: break-all; word-wrap: break-word; white-space: pre; background-color: rgb(246, 246, 246); border: none; overflow-x: auto; font-style: normal; font-variant-ligatures: normal; font-variant-caps: normal; font-weight: normal; letter-spacing: normal; orphans: 2; text-align: start; text-indent: 0px; text-transform: none; widows: 2; word-spacing: 0px; -webkit-text-stroke-width: 0px;">// OC代码:
[Person coding];

//运行时 runtime 会将它转化成 C 语言的代码:
objc_msgSend(Person, @selector(coding));
</pre>

二、相关函数

<pre class="prettyprint hljs less" style="padding: 0.5em; font-family: Menlo, Monaco, Consolas, "Courier New", monospace; color: rgb(68, 68, 68); border-radius: 4px; display: block; margin: 0px 0px 1.5em; font-size: 14px; line-height: 1.5em; word-break: break-all; word-wrap: break-word; white-space: pre; background-color: rgb(246, 246, 246); border: none; overflow-x: auto; font-style: normal; font-variant-ligatures: normal; font-variant-caps: normal; font-weight: normal; letter-spacing: normal; orphans: 2; text-align: start; text-indent: 0px; text-transform: none; widows: 2; word-spacing: 0px; -webkit-text-stroke-width: 0px;">// 遍历某个类所有的成员变量
class_copyIvarList

// 遍历某个类所有的方法
class_copyMethodList

// 获取指定名称的成员变量
class_getInstanceVariable

// 获取成员变量名
ivar_getName

// 获取成员变量类型编码
ivar_getTypeEncoding

// 获取某个对象成员变量的值
object_getIvar

// 设置某个对象成员变量的值
object_setIvar

// 给对象发送消息
objc_msgSend
</pre>

三、相关应用

• 更改属性值
• 动态添加属性
• 动态添加方法
• 交换方法的实现
• 拦截并替换方法
• 在方法上增加额外功能
• 归档解档
• 字典转模型

以上八种用法用代码都实现了, 文末会贴出代码地址.

<center style="color: rgb(51, 51, 51); font-family: "Helvetica Neue", Helvetica, Tahoma, Arial, STXihei, "Microsoft YaHei", 微软雅黑, sans-serif; font-size: 16px; font-style: normal; font-variant-ligatures: normal; font-variant-caps: normal; font-weight: normal; letter-spacing: normal; orphans: 2; text-indent: 0px; text-transform: none; white-space: normal; widows: 2; word-spacing: 0px; -webkit-text-stroke-width: 0px; background-color: rgb(254, 254, 254);"> image

runtime</center>

四、代码实现

要使用runtime，要先引入头文件#import

4.1 更改属性值

用 runtime 修改一个对象的属性值

<pre class="prettyprint hljs gradle" style="padding: 0.5em; font-family: Menlo, Monaco, Consolas, "Courier New", monospace; color: rgb(68, 68, 68); border-radius: 4px; display: block; margin: 0px 0px 1.5em; font-size: 14px; line-height: 1.5em; word-break: break-all; word-wrap: break-word; white-space: pre; background-color: rgb(246, 246, 246); border: none; overflow-x: auto; font-style: normal; font-variant-ligatures: normal; font-variant-caps: normal; font-weight: normal; letter-spacing: normal; orphans: 2; text-align: start; text-indent: 0px; text-transform: none; widows: 2; word-spacing: 0px; -webkit-text-stroke-width: 0px;">unsigned int count = 0;
// 动态获取类中的所有属性(包括私有)
Ivar *ivar = class_copyIvarList(_person.class, &count);
// 遍历属性找到对应字段
for (int i = 0; i < count; i ++) {
Ivar tempIvar = ivar[i];
const char *varChar = ivar_getName(tempIvar);
NSString *varString = [NSString stringWithUTF8String:varChar];
if ([varString isEqualToString:@"_name"]) {
// 修改对应的字段值
object_setIvar(_person, tempIvar, @"更改属性值成功");
break;
}
}
</pre>

4.2 动态添加属性

用 runtime 为一个类添加属性, iOS 分类里一般会这样用, 我们建立一个分类, NSObject+NNAddAttribute.h, 并添加以下代码:

<pre class="prettyprint hljs objectivec" style="padding: 0.5em; font-family: Menlo, Monaco, Consolas, "Courier New", monospace; color: rgb(68, 68, 68); border-radius: 4px; display: block; margin: 0px 0px 1.5em; font-size: 14px; line-height: 1.5em; word-break: break-all; word-wrap: break-word; white-space: pre; background-color: rgb(246, 246, 246); border: none; overflow-x: auto; font-style: normal; font-variant-ligatures: normal; font-variant-caps: normal; font-weight: normal; letter-spacing: normal; orphans: 2; text-align: start; text-indent: 0px; text-transform: none; widows: 2; word-spacing: 0px; -webkit-text-stroke-width: 0px;">- (void)setName:(NSString *)name {
objc_setAssociatedObject(self, @"name", name, OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC);
}

• (NSString *)name {
  return objc_getAssociatedObject(self, @"name");
  }
  </pre>

这样只要引用 NSObject+NNAddAttribute.h, 用 NSObject 创建的对象就会有一个 name 属性, 我们可以直接这样写:

<pre class="hljs objectivec" style="padding: 0.5em; font-family: Menlo, Monaco, Consolas, "Courier New", monospace; color: rgb(68, 68, 68); border-radius: 4px; display: block; margin: 0px 0px 0.75em; font-size: 14px; line-height: 1.5em; word-break: break-all; word-wrap: break-word; white-space: pre; background-color: rgb(246, 246, 246); border: none; overflow-x: auto; font-style: normal; font-variant-ligatures: normal; font-variant-caps: normal; font-weight: normal; letter-spacing: normal; orphans: 2; text-align: start; text-indent: 0px; text-transform: none; widows: 2; word-spacing: 0px; -webkit-text-stroke-width: 0px;">NSObject *person = [NSObject new];
person.name = @"以梦为马";
</pre>

4.3 动态添加方法

person 类中没有 coding 方法，我们用 runtime 给 person 类添加了一个名字叫 coding 的方法，最终再调用coding方法做出相应. 下面代码的几个参数需要注意一下:

<pre class="prettyprint hljs objectivec" style="padding: 0.5em; font-family: Menlo, Monaco, Consolas, "Courier New", monospace; color: rgb(68, 68, 68); border-radius: 4px; display: block; margin: 0px 0px 1.5em; font-size: 14px; line-height: 1.5em; word-break: break-all; word-wrap: break-word; white-space: pre; background-color: rgb(246, 246, 246); border: none; overflow-x: auto; font-style: normal; font-variant-ligatures: normal; font-variant-caps: normal; font-weight: normal; letter-spacing: normal; orphans: 2; text-align: start; text-indent: 0px; text-transform: none; widows: 2; word-spacing: 0px; -webkit-text-stroke-width: 0px;">- (void)buttonClick:(UIButton )sender {
/
动态添加 coding 方法
(IMP)codingOC 意思是 codingOC 的地址指针;
"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。
*/
class_addMethod([_person class], @selector(coding), (IMP)codingOC, "v@:");
// 调用 coding 方法响应事件
if ([_person respondsToSelector:@selector(coding)]) {
[_person performSelector:@selector(coding)];
self.testLabelText = @"添加方法成功";
} else {
self.testLabelText = @"添加方法失败";
}
}

// 编写 codingOC 的实现
void codingOC(id self,SEL _cmd) {
NSLog(@"添加方法成功");
}
</pre>

4.4 交换方法的实现

某个类有两个方法, 比如 person 类有两个方法, coding 方法与 eating 方法, 我们用 runtime 交换一下这两个方法, 就会出现这样的情况, 当我们调用 coding 的时候, 执行的是 eating, 当我们调用 eating 的时候, 执行的是 coding, 如下面的动态效果图.

<pre class="prettyprint hljs lisp" style="padding: 0.5em; font-family: Menlo, Monaco, Consolas, "Courier New", monospace; color: rgb(68, 68, 68); border-radius: 4px; display: block; margin: 0px 0px 1.5em; font-size: 14px; line-height: 1.5em; word-break: break-all; word-wrap: break-word; white-space: pre; background-color: rgb(246, 246, 246); border: none; overflow-x: auto; font-style: normal; font-variant-ligatures: normal; font-variant-caps: normal; font-weight: normal; letter-spacing: normal; orphans: 2; text-align: start; text-indent: 0px; text-transform: none; widows: 2; word-spacing: 0px; -webkit-text-stroke-width: 0px;">Method oriMethod = class_getInstanceMethod(_person.class, @selector(coding));
Method curMethod = class_getInstanceMethod(_person.class, @selector(eating));
method_exchangeImplementations(oriMethod, curMethod);
</pre>

<center style="color: rgb(51, 51, 51); font-family: "Helvetica Neue", Helvetica, Tahoma, Arial, STXihei, "Microsoft YaHei", 微软雅黑, sans-serif; font-size: 16px; font-style: normal; font-variant-ligatures: normal; font-variant-caps: normal; font-weight: normal; letter-spacing: normal; orphans: 2; text-indent: 0px; text-transform: none; white-space: normal; widows: 2; word-spacing: 0px; -webkit-text-stroke-width: 0px; background-color: rgb(254, 254, 254);"> image

交换方法的实现</center>

4.5 拦截并替换方法

这个功能和上面的其实有些类似, 拦截并替换方法可以拦截并替换同一个类的, 也可以在两个类之间进行, 我这里用了两个不同的类, 下面是简单的代码实现.

<pre class="prettyprint hljs scala" style="padding: 0.5em; font-family: Menlo, Monaco, Consolas, "Courier New", monospace; color: rgb(68, 68, 68); border-radius: 4px; display: block; margin: 0px 0px 1.5em; font-size: 14px; line-height: 1.5em; word-break: break-all; word-wrap: break-word; white-space: pre; background-color: rgb(246, 246, 246); border: none; overflow-x: auto; font-style: normal; font-variant-ligatures: normal; font-variant-caps: normal; font-weight: normal; letter-spacing: normal; orphans: 2; text-align: start; text-indent: 0px; text-transform: none; widows: 2; word-spacing: 0px; -webkit-text-stroke-width: 0px;">_person = [NNPerson new];
_library = [NNLibrary new];
self.testLabelText = [_library libraryMethod];
Method oriMethod = class_getInstanceMethod(_person.class, @selector(changeMethod));
Method curMethod = class_getInstanceMethod(_library.class, @selector(libraryMethod));
method_exchangeImplementations(oriMethod, curMethod);
</pre>

4.6 在方法上增加额外功能

这个使用场景还是挺多的, 比如我们需要记录 APP 中某一个按钮的点击次数, 这个时候我们便可以利用 runtime 来实现这个功能. 我这里写了个 UIButton 的子类, 然后在 + (void)load 中用 runtime 给它增加了一个功能, 核心代码及实现效果图如下:

<pre class="prettyprint hljs groovy" style="padding: 0.5em; font-family: Menlo, Monaco, Consolas, "Courier New", monospace; color: rgb(68, 68, 68); border-radius: 4px; display: block; margin: 0px 0px 1.5em; font-size: 14px; line-height: 1.5em; word-break: break-all; word-wrap: break-word; white-space: pre; background-color: rgb(246, 246, 246); border: none; overflow-x: auto; font-style: normal; font-variant-ligatures: normal; font-variant-caps: normal; font-weight: normal; letter-spacing: normal; orphans: 2; text-align: start; text-indent: 0px; text-transform: none; widows: 2; word-spacing: 0px; -webkit-text-stroke-width: 0px;">+ (void)load {
static dispatch_once_t onceToken;
dispatch_once(&onceToken, ^{
Method oriMethod = class_getInstanceMethod(self.class, @selector(sendAction:to:forEvent:));
Method cusMethod = class_getInstanceMethod(self.class, @selector(customSendAction:to:forEvent:));
// 判断自定义的方法是否实现, 避免崩溃
BOOL addSuccess = class_addMethod(self.class, @selector(sendAction:to:forEvent:), method_getImplementation(cusMethod), method_getTypeEncoding(cusMethod));
if (addSuccess) {
// 没有实现, 将源方法的实现替换到交换方法的实现
class_replaceMethod(self.class, @selector(customSendAction:to:forEvent:), method_getImplementation(oriMethod), method_getTypeEncoding(oriMethod));
} else {
// 已经实现, 直接交换方法
method_exchangeImplementations(oriMethod, cusMethod);
}
});
}
</pre>

<center style="color: rgb(51, 51, 51); font-family: "Helvetica Neue", Helvetica, Tahoma, Arial, STXihei, "Microsoft YaHei", 微软雅黑, sans-serif; font-size: 16px; font-style: normal; font-variant-ligatures: normal; font-variant-caps: normal; font-weight: normal; letter-spacing: normal; orphans: 2; text-indent: 0px; text-transform: none; white-space: normal; widows: 2; word-spacing: 0px; -webkit-text-stroke-width: 0px; background-color: rgb(254, 254, 254);"> image

在方法上增加额外功能</center>

4.7 归档解档

当我们使用 NSCoding 进行归档及解档时, 如果不用 runtime, 那么不管模型里面有多少属性, 我们都需要对其实现一遍 encodeObject 和 decodeObjectForKey 方法, 如果模型里面有 10000 个属性, 那么我们就需要写 10000 句encodeObject 和 decodeObjectForKey 方法, 这个时候用 runtime, 便可以充分体验其好处(以下只是核心代码, 具体代码请见 demo).

<pre class="prettyprint hljs objectivec" style="padding: 0.5em; font-family: Menlo, Monaco, Consolas, "Courier New", monospace; color: rgb(68, 68, 68); border-radius: 4px; display: block; margin: 0px 0px 1.5em; font-size: 14px; line-height: 1.5em; word-break: break-all; word-wrap: break-word; white-space: pre; background-color: rgb(246, 246, 246); border: none; overflow-x: auto; font-style: normal; font-variant-ligatures: normal; font-variant-caps: normal; font-weight: normal; letter-spacing: normal; orphans: 2; text-align: start; text-indent: 0px; text-transform: none; widows: 2; word-spacing: 0px; -webkit-text-stroke-width: 0px;">- (void)encodeWithCoder:(NSCoder *)aCoder {
unsigned int count = 0;
// 获取类中所有属性
Ivar *ivars = class_copyIvarList(self.class, &count);
// 遍历属性
for (int i = 0; i < count; i ++) {
// 取出 i 位置对应的属性
Ivar ivar = ivars[i];
// 查看属性
const char *name = ivar_getName(ivar);
NSString *key = [NSString stringWithUTF8String:name];
// 利用 KVC 进行取值，根据属性名称获取对应的值
id value = [self valueForKey:key];
[aCoder encodeObject:value forKey:key];
}
free(ivars);
}

• (instancetype)initWithCoder:(NSCoder *)aDecoder {
  if (self = [super init]) {
  unsigned int count = 0;
  // 获取类中所有属性
  Ivar *ivars = class_copyIvarList(self.class, &count);
  // 遍历属性
  for (int i = 0; i < count; i ++) {
  // 取出 i 位置对应的属性
  Ivar ivar = ivars[i];
  // 查看属性
  const char *name = ivar_getName(ivar);
  NSString *key = [NSString stringWithUTF8String:name];
  // 进行解档取值
  id value = [aDecoder decodeObjectForKey:key];
  // 利用 KVC 对属性赋值
  [self setValue:value forKey:key];
  }
  }
  return self;
  }
  </pre>

4.8 字典转模型

字典转模型我们通常用的都是第三方, MJExtension, YYModel 等, 但也有必要了解一下其实现方式: 遍历模型中的所有属性，根据模型的属性名，去字典中查找对应的 key，取出对应的值，给模型的属性赋值。

<pre class="prettyprint hljs elm" style="padding: 0.5em; font-family: Menlo, Monaco, Consolas, "Courier New", monospace; color: rgb(68, 68, 68); border-radius: 4px; display: block; margin: 0px 0px 1.5em; font-size: 14px; line-height: 1.5em; word-break: break-all; word-wrap: break-word; white-space: pre; background-color: rgb(246, 246, 246); border: none; overflow-x: auto; font-style: normal; font-variant-ligatures: normal; font-variant-caps: normal; font-weight: normal; letter-spacing: normal; orphans: 2; text-align: start; text-indent: 0px; text-transform: none; widows: 2; word-spacing: 0px; -webkit-text-stroke-width: 0px;">/** 字典转模型 **/

• (instancetype)modelWithDict:(NSDictionary *)dict {
  id objc = [[self alloc] init];
  unsigned int count = 0;
  // 获取成员属性数组
  Ivar *ivarList = class_copyIvarList(self, &count);
  // 遍历所有的成员属性名
  for (int i = 0; i < count; i ++) {
  // 获取成员属性
  Ivar ivar = ivarList[i];
  // 获取成员属性名
  NSString *ivarName = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getName(ivar)];
  NSString *key = [ivarName substringFromIndex:1];
  // 从字典中取出对应 value 给模型属性赋值
  id value = dict[key];
  // 获取成员属性类型
  NSString *ivarType = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getTypeEncoding(ivar)];
  // 判断 value 是不是字典
  if ([value isKindOfClass:[NSDictionary class]]) {
  ivarType = [ivarType stringByReplacingOccurrencesOfString:@"@" withString:@""];
  ivarType = [ivarType stringByReplacingOccurrencesOfString:@""" withString:@""];
  Class modalClass = NSClassFromString(ivarType);
  // 字典转模型
  if (modalClass) {
  // 字典转模型
  value = [modalClass modelWithDict:value];
  }
  }
  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;
  }
  }
  // KVC 字典转模型
  if (value) {
  [objc setValue:value forKey:key];
  }
  }
  return objc;
  }
  </pre>

上面的所有代码都可以在这里下载: runtime 练习: NNRuntimeTest

https://github.com/liuzhongning/NNLearn/tree/master/002.%20NNRuntimeTest