Runtime源码 protocol(协议)

一、概述

协议定义了一个纲领性的接口，所有类都可以选择实现。它主要是用来定义一套对象之间的通信规则。protocol也是我们设计时常用的一个东西，相对于直接继承的方式，protocol则偏向于组合模式。他使得两个毫不相关的类能够相互通信，从而实现特定的目标。因为OC是单继承的，由于不支持多继承，所以很多时候都是用Protocol和Category来代替实现"多继承"。

二、底层实现

在objc4-723中protocol的定义如下：

struct protocol_t : objc_object {
    const char *mangledName;
    struct protocol_list_t *protocols;
    method_list_t *instanceMethods;
    method_list_t *classMethods;
    method_list_t *optionalInstanceMethods;
    method_list_t *optionalClassMethods;
    property_list_t *instanceProperties;
    uint32_t size;   // sizeof(protocol_t)
    uint32_t flags;
    // Fields below this point are not always present on disk.
    const char **_extendedMethodTypes;
    const char *_demangledName;
    property_list_t *_classProperties;

    const char *demangledName();
    ...
};

我们可以看到protocol继承自objc_object，里面的字段基本算是清晰，主要结构如下：

• mangledName 和 _demangledName
  这是来源于C++的name mangling（命名重整）技术，在C++里面用来区别重载是的函数。

• protocols
  它是protocol_list_t类型的指针，保存了这个协议所遵守的协议；

• instanceMethods
  实例方法列表

• calssMethods
  类方法列表

• optionalInstanceMethods
  可选择实现的实例方法，在声明时用@optional关键字修饰的实例方法

• optionalClassMethods
  可选择实现的类方法，在声明时用@optional关键字修饰的类方法

• instanceProperties
  实例属性

• _classProperties
  类属性，比较少见

  @property (nonatomic, strong) NSString *name;//通过实例调用
  @property (class, nonatomic, strong) NSString *className;//通过类名调用
  

三、 常用方法

• protocol_copyPropertyList
  runtime提供了两个方法：

objc_property_t *
protocol_copyPropertyList(Protocol *proto, unsigned int *outCount)
{
    return protocol_copyPropertyList2(proto, outCount, 
                                      YES/*required*/, YES/*instance*/);
}


objc_property_t *
protocol_copyPropertyList2(Protocol *proto, unsigned int *outCount, 
                           BOOL isRequiredProperty, BOOL isInstanceProperty)
{
    if (!proto  ||  !isRequiredProperty) {
        // Optional properties are not currently supported.
        if (outCount) *outCount = 0;
        return nil;
    }

    rwlock_reader_t lock(runtimeLock);

    property_list_t *plist = isInstanceProperty
        ? newprotocol(proto)->instanceProperties
        : newprotocol(proto)->classProperties();
    return (objc_property_t *)copyPropertyList(plist, outCount);
}

// Optional properties are not currently supported.
这里指明了可选属性现在还不支持，这就是没有可选属性的原因

• conformsToProtocol()

+ (BOOL)conformsToProtocol:(Protocol *)protocol {
    if (!protocol) return NO;
    for (Class tcls = self; tcls; tcls = tcls->superclass) {
        if (class_conformsToProtocol(tcls, protocol)) return YES;
    }
    return NO;
}

- (BOOL)conformsToProtocol:(Protocol *)protocol {
    if (!protocol) return NO;
    for (Class tcls = [self class]; tcls; tcls = tcls->superclass) {
        if (class_conformsToProtocol(tcls, protocol)) return YES;
    }
    return NO;
}

两个方法都是遍历类的继承集体，调用class_conformsToProtocol方法，其实现如下：

BOOL class_conformsToProtocol(Class cls, Protocol *proto_gen)
{
    protocol_t *proto = newprotocol(proto_gen);
    
    if (!cls) return NO;
    if (!proto_gen) return NO;

    rwlock_reader_t lock(runtimeLock);

    assert(cls->isRealized());

    for (const auto& proto_ref : cls->data()->protocols) {
        protocol_t *p = remapProtocol(proto_ref);
        if (p == proto || protocol_conformsToProtocol_nolock(p, proto)) {
            return YES;
        }
    }

    return NO;
}

把class的protocols取出来，并与传入的protocol做比较，如果地址相同直接返回，或者协议"继承"的层级中满足条件：

/***********************************************************************
* protocol_conformsToProtocol_nolock
* Returns YES if self conforms to other.
* Locking: runtimeLock must be held by the caller.
**********************************************************************/
static bool 
protocol_conformsToProtocol_nolock(protocol_t *self, protocol_t *other)
{
    runtimeLock.assertLocked();

    if (!self  ||  !other) {
        return NO;
    }

    // protocols need not be fixed up

    if (0 == strcmp(self->mangledName, other->mangledName)) {
        return YES;
    }

    if (self->protocols) {
        uintptr_t i;
        for (i = 0; i < self->protocols->count; i++) {
            protocol_t *proto = remapProtocol(self->protocols->list[i]);
            if (0 == strcmp(other->mangledName, proto->mangledName)) {
                return YES;
            }
            if (protocol_conformsToProtocol_nolock(proto, other)) {
                return YES;
            }
        }
    }

    return NO;
}

递归处理，对比协议的mangledName，有相同的就返回YES。

参考：
协议protocol
Protocol