runtime 问答与用法（摘）

注：文中问题摘自：

https://www.jianshu.com/p/8345a79fd572
https://juejin.im/post/5aa79411f265da237a4cb045

0. runtime 讲解

runtime详细讲解讲解(暂时未总结，后续更新)

1. runtime怎么添加属性和方法？

各种方法的声明都在 objc/runtime.h 中，可详细查看。举例：

class_addIvar

class_addMethod

class_addProperty

class_addProtocol

2. runtime 如何实现 weak 属性？

runtime对注册的类，会进行布局，会将 weak 对象放入一个 hash 表中。用 weak 指向的对象内存地址作为 key，当此对象的引用计数为0的时候会调用对象的 dealloc 方法，假设 weak 指向的对象内存地址是a，那么就会以a为key，在这个 weak hash表中搜索，找到所有以a为key的 weak 对象，从而设置为 nil。

weak属性需要在dealloc中置nil么?

在ARC环境无论是强指针还是弱指针都无需在 dealloc 设置为 nil ， ARC 会自动帮我们处理
即便是编译器不帮我们做这些，weak也不需要在dealloc中置nil
在属性所指的对象遭到摧毁时，属性值也会清空

// 模拟下weak的setter方法，大致如下
- (void)setObject:(NSObject *)object{ 
    objc_setAssociatedObject(self, "object", object, OBJC_ASSOCIATION_ASSIGN);
    [object cyl_runAtDealloc:^{ 
        _object = nil; 
    }];
}

当weak引用指向的对象被释放时，又是如何去处理weak指针的呢？

1、调用objc_release

2、因为对象的引用计数为0，所以执行dealloc

3、在dealloc中，调用了_objc_rootDealloc函数

4、在_objc_rootDealloc中，调用了object_dispose函数

5、调用objc_destructInstance

6、最后调用objc_clear_deallocating,详细过程如下：

a. 从weak表中获取废弃对象的地址为键值的记录

b. 将包含在记录中的所有附有 weak修饰符变量的地址，赋值为 nil

c. 将weak表中该记录删除

d. 从引用计数表中删除废弃对象的地址为键值的记录

3.runtime如何通过selector找到对应的IMP地址？（分别考虑类方法和实例方法）

每一个类对象中都一个对象方法列表（对象方法缓存）

类方法列表是存放在类对象中isa指针指向的元类对象中（类方法缓存），
方法列表中每个方法结构体中记录着方法的名称,方法实现,以及参数类型，其实selector本质就是方法名称,通过这个方法名称就可以在方法列表中找到对应的方法实现.

当我们发送一个消息给一个NSObject对象时，这条消息会在对象的类对象方法列表里查找
当我们发送一个消息给一个类时，这条消息会在类的Meta Class对象的方法列表里查找

4. 使用runtime Associate方法关联的对象，需要在主对象dealloc的时候释放么？

无论在MRC下还是ARC下均不需要,被关联的对象在生命周期内要比对象本身释放的晚很多，它们会在被 NSObject -dealloc 调用的object_dispose()方法中释放

补充：对象的内存销毁时间表，分四个步骤

>1、调用 -release ：引用计数变为零
* 对象正在被销毁，生命周期即将结束. 
* 不能再有新的 __weak 弱引用，否则将指向 nil.
* 调用 [self dealloc]
>
2、 父类调用 -dealloc 
* 继承关系中最直接继承的父类再调用 -dealloc 
* 如果是 MRC 代码 则会手动释放实例变量们（iVars）
* 继承关系中每一层的父类 都再调用 -dealloc

>3、NSObject 调 -dealloc 
* 只做一件事：调用 Objective-C runtime 中object_dispose() 方法

>4. 调用 object_dispose()
* 为 C++ 的实例变量们（iVars）调用 destructors
* 为 ARC 状态下的 实例变量们（iVars） 调用 -release 
* 解除所有使用 runtime Associate方法关联的对象 
* 解除所有 __weak 引用 
* 调用 free()

5. _objc_msgForward 函数是做什么的？直接调用它将会发生什么？

_objc_msgForward是 IMP 类型，用于消息转发的：当向一个对象发送一条消息，但它并没有实现的时候，_objc_msgForward会尝试做消息转发。

在“消息传递”过程中，objc_msgSend的动作比较清晰：首先在 Class 中的缓存查找 IMP （没缓存则初始化缓存），如果没找到，则向父类的 Class 查找。如果一直查找到根类仍旧没有实现，则用_objc_msgForward函数指针代替 IMP 。最后，执行这个 IMP .

一旦调用_objc_msgForward，将跳过查找 IMP的过程，直接触发“消息转发”，

如果调用了_objc_msgForward，即使这个对象确实已经实现了这个方法，你也会告诉objc_msgSend：
“我没有在这个对象里找到这个方法的实现”

6.能否向编译后得到的类中增加实例变量？能否向运行时创建的类中添加实例变量？为什么？

不能向编译后得到的类中增加实例变量；

能向运行时创建的类中添加实例变量；

分析如下：
因为编译后的类已经注册在runtime中，类结构体中的objc_ivar_list 实例变量的链表和instance_size实例变量的内存大小已经确定，同时runtime 会调用class_setIvarLayout 或 class_setWeakIvarLayout来处理strong weak引用，所以不能向存在的类中添加实例变量
运行时创建的类是可以添加实例变量，调用 class_addIvar函数，但是得在调用objc_allocateClassPair之后，objc_registerClassPair之前，原因同上。

7. 简述下Objective-C中调用方法的过程（runtime）

Objective-C是动态语言，每个方法在运行时会被动态转为消息发送，即：objc_msgSend(receiver, selector)，整个过程介绍如下：

objc在向一个对象发送消息时，runtime库会根据对象的isa指针找到该对象实际所属的类,然后在该类中的方法列表以及其父类方法列表中寻找方法运行,如果，在最顶层的父类（一般也就NSObject）中依然找不到相应的方法时，程序在运行时会挂掉并抛出异常unrecognized selector sent to XXX,但是在这之前，objc的运行时会给出三次拯救程序崩溃的机会，这三次拯救程序奔溃的说明见问题《什么时候会报unrecognized selector的异常》中的说明

8.什么是method swizzling（俗称黑魔法）

• 在Objective-C中调用一个方法，其实是向一个对象发送消息，查找消息的唯一依据是selector的名字。利用Objective-C的动态特性，可以实现在运行时偷换selector对应的方法实现，达到给方法挂钩的目的
• 每个类都有一个方法列表，存放着方法的名字和方法实现的映射关系，selector的本质其实就是方法名，IMP有点类似函数指针，指向具体的Method实现，通过selector就可以找到对应的IMP
• 交换方法的几种实现方式：
  • 利用 method_exchangeImplementations 交换两个方法的实现
  • 利用 class_replaceMethod 替换方法的实现

  • 利用 method_setImplementation 来直接设置某个方法的IMP

    
    image

9.动态添加方法：美团面试题:有没有使用过performSelector？什么时候使用?动态添加方法的时候使用。 为什么动态添加方法？

OC都是懒加载机制,只要一个方法实现了,就会马上添加到方法列表中.如果一个类方法非常多，加载类到内存的时候也比较耗费资源，需要给每个方法生成映射表，可以使用动态给某个类添加方法解决资源和时间消耗。

• 动态添加方法，首要要实现要添加类的resolveInstanceMethod方法。
• resolveInstanceMethod的作用就是当调用了没有实现的方法没有实现就会调用，然后就可以根据他的参数sel（参数sel就是没有实现的方法）来做一系列的操作。
  此方法定义于NSObject当中，所以说每个类其实都有他，只要重写，不过不要忘了方法后面的return [super resolveInstanceMethod:sel];

类的分类中添加如下代码：

+(BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel {
    if (sel == NSSelectorFromString(@"run:")) {
        /**
         *  动态添加方法
         *  @param self cls:为哪个类添加方法
         *  @param sel  SEL:添加方法的方法编号（方法名）是什么
         *  @param IMP  IMP:方法实现
         *  @param const char * types方法类型
         *  @return 返回是否添加成功
         */
        BOOL isSuccess = class_addMethod(self, sel, (IMP)run, "v@:@");
        return isSuccess;
    }
    return [super resolveInstanceMethod:sel];
}
/**
 @param self 为哪个类添加方法
 @param _cmd 方法编号
 @param meter 参数1
 */
void run(id self, SEL _cmd, NSNumber *meter) {
    NSLog(@"动态添加的方法：run= %@",meter);
}

调用时可以使用：

MyClass *class = [[MyClass alloc]init];
[class performSelector:@selector(run:) withObject:@10];

10.动态添加属性

①给NSObject添加分类，在分类中添加属性。问题：@property在分类中作用:仅仅是生成get,set方法声明，不会生成get,set方法实现和下划线成员属性，所以要在.m文件实现setter/getter方法，用static保存下滑线属性，这样一来，当对象销毁时，属性无法销毁

②用runtime动态添加属性：本质是让属性与某个对象产生一段关联
使用场景:给系统的类添加属性时。

#import <objc/message.h>
@implementation NSObject (Property)
//static  NSString *_name;      //通过这样去保存属性没法做到对象销毁，属性也销毁，static依然会让属性存在缓存池中，所以需要动态的添加成员属性
// 只要想调用runtime方法,思考:谁的事情
-(void)setName:(NSString *)name
{
    // 保存name
    // 动态添加属性 = 本质:让对象的某个属性与值产生关联
    /*
        object:保存到哪个对象中 
        key:用什么属性保存 属性名
        value:保存值
        policy:策略,strong,weak
     objc_setAssociatedObject(<#id object#>, <#const void *key#>, <#id value#>, <#objc_AssociationPolicy policy#>)
     */
    objc_setAssociatedObject(self, "name", name, OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC);
//    _name = name;

}

- (NSString *)name
{
    return objc_getAssociatedObject(self, "name");
//    return _name;

}
@end

11.自动生成属性代码

开发中，从网络数据中解析出字典数组，将数组转为模型时，如果有几百个key需要用，要写很多@property成员属性，下面提供一个万能的方法，可直接将字典数组转为全部@property成员属性，打印出来，这样直接复制在模型中就好了

@implementation NSDictionary (PropertyCode)

//1️⃣通过这个方法，自动将字典转成模型中需要用的属性代码

// 私有API:真实存在,但是苹果没有暴露出来,不给你。如BOOL值，不知道类型，打印得知是__NSCFBoolean，但是无法敲出来，只能用NSClassFromString(@"__NSCFBoolean")

// isKindOfClass：判断下是否是当前类或者子类，BOOL是NSNumber的子类，要先判断BOOL
- (void)createPropetyCode
{
    // 模型中属性根据字典的key
    // 有多少个key,生成多少个属性
    NSMutableString *codes = [NSMutableString string];
    // 遍历字典
    [self enumerateKeysAndObjectsUsingBlock:^(id  _Nonnull key, id  _Nonnull value, BOOL * _Nonnull stop) {
        NSString *code = nil;
//        NSLog(@"%@",[value class]);
        
        if ([value isKindOfClass:[NSString class]]) {
          code = [NSString stringWithFormat:@"@property (nonatomic, strong) NSString *%@;",key];
        } else if ([value isKindOfClass:NSClassFromString(@"__NSCFBoolean")]){
            code = [NSString stringWithFormat:@"@property (nonatomic, assign) BOOL %@;",key];
        } else if ([value isKindOfClass:[NSNumber class]]) {
             code = [NSString stringWithFormat:@"@property (nonatomic, assign) NSInteger %@;",key];
        } else if ([value isKindOfClass:[NSArray class]]) {
            code = [NSString stringWithFormat:@"@property (nonatomic, strong) NSArray *%@;",key];
        } else if ([value isKindOfClass:[NSDictionary class]]) {
            code = [NSString stringWithFormat:@"@property (nonatomic, strong) NSDictionary *%@;",key];
        }
        // 拼接字符串
        [codes appendFormat:@"%@\n",code];
    }];
    NSLog(@"%@",codes);
}
@end

12.字典转模型的实现

#import "NSObject+Model.h"
#import <objc/message.h>

//    class_copyPropertyList(<#__unsafe_unretained Class cls#>, <#unsigned int *outCount#>) 获取属性列表

@implementation NSObject (Model)

/**
 字典转模型
 @param dict 传入需要转模型的字典
 @return 赋值好的模型
 */

+ (instancetype)modelWithDict:(NSDictionary *)dict

{
    id objc = [[self alloc] init];

    //思路： runtime遍历模型中属性,去字典中取出对应value,在给模型中属性赋值
    // 1.获取模型中所有属性 -> 保存到类
    // ivar:下划线成员变量 和 Property:属性
    // 获取成员变量列表
    // class:获取哪个类成员变量列表
    // count:成员变量总数
    //这个方法得到一个装有成员变量的数组
    //class_copyIvarList(<#__unsafe_unretained Class cls#>, <#unsigned int *outCount#>)
    
    int count = 0;
    // 成员变量数组 指向数组第0个元素
    Ivar *ivarList = class_copyIvarList(self, &count);

    // 遍历所有成员变量
    for (int i = 0; i < count; i++) {
        
        // 获取成员变量 user
        Ivar ivar = ivarList[i];
        // 获取成员变量名称，即将C语言的字符转为OC字符串
        NSString *ivarName = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getName(ivar)];
        // 获取成员变量类型，用于获取二级字典的模型名字
        NSString *type = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getTypeEncoding(ivar)];
        
        //  将type这样的字符串@"@\"User\"" 转成 @"User"
        type = [type stringByReplacingOccurrencesOfString:@"@\"" withString:@""];
        type = [type stringByReplacingOccurrencesOfString:@"\"" withString:@""];
        
        // 成员变量名称转换key，即去掉成员变量前面的下划线
        NSString *key = [ivarName substringFromIndex:1];
        
        // 从字典中取出对应value dict[@"user"] -> 字典
        id value = dict[key];
        // 二级转换
        // 并且是自定义类型,才需要转换
        if ([value isKindOfClass:[NSDictionary class]] && ![type containsString:@"NS"]) { // 只有是字典才需要转换
            Class className = NSClassFromString(type);
            // 字典转模型
            value = [className modelWithDict:value];
        }
        // 给模型中属性赋值 key:user value:字典 -> 模型
        if (value) {
            [objc setValue:value forKey:key];
        }
    }
    return objc;
}
@end

13.万能跳转界面方法

-(void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event {
    
    NSDictionary *param = @{@"class": @"1OneController",
                           @"property":@{
                                   @"ID": @"123",
                                   @"type": @"4"
                                   },
                           };
    
    NSString *classString = param[@"class"];
    
    const char *className = [classString cStringUsingEncoding:NSASCIIStringEncoding];
    
    Class newClass = objc_getClass(className);

    if (!newClass) {//如果 param 中的 class在 APP 中没有对应的已注册的类

        Class superClass = [NSObject class];

        newClass = objc_allocateClassPair(superClass, className, 0);
        // 注册你创建的这个类
        objc_registerClassPair(newClass);
    }
    //此方法可以代替上边runtime 创建类的方法，但是如果 param中给的类名不一定存在的话 ，此方法就无法创建类了。建议使用 runtime 方法创建类注册类
//    Class newClass = NSClassFromString(classString);
    //创建对象
    id instance = [[newClass alloc]init];
    
    NSDictionary *properties = param[@"property"];
    
    [properties enumerateKeysAndObjectsUsingBlock:^(id  _Nonnull key, id  _Nonnull obj, BOOL * _Nonnull stop) {
//        检测对象是否存在该属性
        if ([self containsPropertyName:key inInstance:instance]) {
            [instance setValue:obj forKey:key];
        }
    }];
    NSLog(@"%@",instance);
}
- (BOOL)containsPropertyName:(NSString *)verifyPropertyName inInstance:(id)instance {
    
    unsigned int count = 0;
    
    objc_property_t *properties = class_copyPropertyList([instance class], &count);
    
    for (NSInteger i = 0; i < count; i ++) {
        
        objc_property_t property = properties[i];
        
        NSString *propertyName = [[NSString alloc]initWithCString:property_getName(property) encoding:NSUTF8StringEncoding];
        
        if ([propertyName isEqualToString:verifyPropertyName]) {
            free(properties);
            return YES;
        }
    }
    free(properties);
    return NO;
}

14.消息转发

消息发送转发概览

方法列表（methodLists）没找到对应的 selector ，runtime 会如何执行？

// ViewController.m 中 （未实现 myTestPrint 方法）
[self performSelector:@selector(myTestPrint:) withObject:@"，你好 ！"];

系统会提供三次补救的机会:

//对象在接收到未知的消息时，首先会调用这两个方法，一个针对实例方法；一个针对类方法。返回值都是 Bool。
+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel {} (实例方法)
+ (BOOL)resolveClassMethod:(SEL)sel {}  (类方法)

// ViewController.m 中

void myMethod(id self, SEL _cmd,NSString *nub) {
    NSLog(@"ifelseboyxx%@",nub);
}

+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel {
#pragma clang diagnostic push
#pragma clang diagnostic ignored "-Wundeclared-selector"
    if (sel == @selector(myTestPrint:)) {
#pragma clang diagnostic pop
        class_addMethod([self class],sel,(IMP)myMethod,"v@:@");
        return YES;
    }else {
        return [super resolveInstanceMethod:sel];
    }
}

我们只需要在 resolveInstanceMethod: 方法中，利用 class_addMethod 方法，将未实现的 myTestPrint: 绑定到 myMethod 上就能完成转发，最后返回 YES。

- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector {}

这个方法要求返回一个 id。使用场景一般是将 A 类的某个方法，转发到 B 类的实现中去。

使用示例：

想转发到 Person 类中的 -myTestPrint: 方法中：

@interface Person : NSObject
@end

@implementation Person
- (void)myTestPrint:(NSString *)str {
    NSLog(@"ifelseboyxx%@",str);
}
@end

// ViewController.m 中

- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector {
#pragma clang diagnostic push
#pragma clang diagnostic ignored "-Wundeclared-selector"
    if (aSelector == @selector(myTestPrint:)) {
#pragma clang diagnostic pop
        return [Person new];
    }else{
        return [super forwardingTargetForSelector:aSelector];
    }
}

- (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector {}
- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation {}

第一个要求返回一个方法签名，第二个方法转发具体的实现。二者相互依赖，只有返回了正确的方法签名，才会执行第二个方法。

这次的转发作用和第二次的比较类似，都是将 A 类的某个方法，转发到 B 类的实现中去。不同的是，第三次的转发相对于第二次更加灵活，forwardingTargetForSelector: 只能固定的转发到一个对象；forwardInvocation: 可以让我们转发到多个对象中去。

使用实例：

想转发到 Person 类以及 Animal 类中的 -myTestPrint: 方法中：

@interface Person : NSObject
@end

@implementation Person
- (void)myTestPrint:(NSString *)str {
    NSLog(@"ifelseboyxx%@",str);
}
@end


@interface Animal : NSObject
@end

@implementation Animal
- (void)myTestPrint:(NSString *)str {
    NSLog(@"tiger%@",str);
}
@end


// ViewController.m 中

- (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector {
    #pragma clang diagnostic push
    #pragma clang diagnostic ignored "-Wundeclared-selector"
    if (aSelector == @selector(myTestPrint:)) {
    #pragma clang diagnostic pop
    return [NSMethodSignature  signatureWithObjCTypes:"v@:@"];
}
    return [super methodSignatureForSelector:aSelector];
}

- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation {
    Person *person = [Person new];
    Animal *animal = [Animal new];
    if ([person respondsToSelector:anInvocation.selector]) {
        [anInvocation invokeWithTarget:person];
    }
    if ([animal respondsToSelector:anInvocation.selector]) {
        [anInvocation invokeWithTarget:animal];
    }
}

如果到了第三次机会，还没找到对应的实现，就会 crash：

unrecognized selector sent to instance 0x7f9f817072b0