iOS开发进阶-Runtime简介及应用详解

作者: 小木___Boy | 来源:发表于2016-04-13 16:49 被阅读1922次

前言：
我们知道Objective-C调用方法是一种发消息的机制，编译器会把 [target doMethodWith:var1];转换为
objc_msgSend(target,@selector(doMethodWith:),var1)。本文简单介绍一下Runtime概念,并着重总结一下Runtime的实用技能。

一、Runtime基本概念

RunTime简称运行时,就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。
对于C语言，函数的调用在编译的时候会决定调用哪个函数，编译完成之后直接顺序执行，无任何二义性。
OC的函数调用成为消息发送。属于动态调用过程。在编译的时候并不能决定真正调用哪个函数（事实证明，在编译阶段，OC可以调用任何函数，即使这个函数并未实现，只要申明过就不会报错。而C语言在编译阶段就会报错）。
只有在真正运行的时候才会根据函数的名称找到对应的函数来调用。

1、什么是runtime？

runtime是一套底层的C语言API，包含很多强大实用的C语言数据类型和C语言函数，平时我们编写的OC代码，底层都是基于runtime实现的。
runtime 是开源的，任何时候你都能从 http://opensource.apple.com. 获取。事实上查看 Objective-C 源码是理解它是如何工作的第一种方式，在这个问题上要比读苹果的文档要好。你可以下载适合 Mac OS X 10.6.2 的 objc4-437.1.tar.gz。（译注：最新objc4-551.1.tar.gz）

2、常用头文件

 #import <objc/runtime.h> 包含对类、成员变量、属性、方法的操作
 #import <objc/message.h> 包含消息机制

3、常用方法

class_copyIvarList（）返回一个指向类的成员变量数组的指针
class_copyPropertyList（）返回一个指向类的属性数组的指针

里面有非常丰富的方法

二、实用技能

看到上面的截图可知Runtime的强大，方法组合几乎无所不能，抛砖引玉，结合相关资料和经验总结runtime比较常用的几个技能：

1. 获取类的全部成员变量
2. 获取类的全部属性名
3. 获取类的全部方法
4. 获取类遵循的全部协议
5. 动态改变成员变量
6. 动态交换类的方法
7. 动态添加新方法
8. 让category能够添加属性
9.更便捷的归档/解档

三、具体代码实现

我们新建一个Person类。Person.h：

#import <Foundation/Foundation.h>

@protocol personDelegate <NSObject>

- (void)personPayForFun:(NSInteger)money;

@end

@interface Person : NSObject

#pragma mark -属性
@property (nonatomic,assign) id<personDelegate> delegate;
@property (nonatomic,copy) NSString *name;//姓名
@property (nonatomic,copy) NSString *sex;//性别
@property (nonatomic,assign) NSInteger age;//年龄
@property (nonatomic,assign) float height;//身高
@property (nonatomic,copy) NSString *job;//工作
@property (nonatomic,copy) NSString *native;//籍贯

#pragma mark -方法
- (void)eat;
- (void)sleep;
- (NSString *)doSomeThing;
- (NSString *)doSomeOtherThing;

@end

person.m

#import "Person.h"
#import <objc/runtime.h>

@interface Person ()<NSCoding>

@property (nonatomic,copy) NSString *education;//学历 私有变量

@end

@implementation Person

- (void)eat{
}

- (void)sleep{
    NSLog(@"抓紧睡觉");
}

-(NSString *)doSomeThing{
    return @"我要去爬山";
}

- (NSString *)doSomeOtherThing{
    return @"我要去唱歌";
}

@end

1. 获取类的全部成员变量
runtime 可以获取一个类的所有成员变量名，包括私有的成员变量。

// 获取类的全部成员变量
- (IBAction)function1:(id)sender {
    unsigned int count;
    
    //获取成员变量的数组的指针
    Ivar *ivars = class_copyIvarList([Person class], &count);
    
    for (int i=0 ; i<count; i++) {
        Ivar ivar = ivars[i];
        //根据ivar获得其成员变量的名称
        const char *name = ivar_getName(ivar);
        //C的字符串转OC的字符串
        NSString *key = [NSString stringWithUTF8String:name];
        NSLog(@"%d == %@",i,key);
    }
    // 记得释放
    free(ivars);
    
    //如果你的成员私有,也可以获取到 比如_education
}

结果：

2. 获取类的全部属性名
同理,我们可以获取到一个类的全部属性名

//获取类的全部属性名
- (IBAction)function2:(id)sender {
    unsigned int count;
    
    //获得指向该类所有属性的指针
    objc_property_t *properties = class_copyPropertyList([Person class], &count);
    
    for (int i=0 ; i<count; i++) {
        //获得该类的一个属性的指针
        objc_property_t property = properties[i];
        //获取属性的名称
        const char *name = property_getName(property);
        //将C的字符串转为OC字符串
        NSString *key = [NSString stringWithUTF8String:name];
        
        NSLog(@"%d == %@",i,key);
    }
    // 记得释放
    free(properties);
}

打印结果：

3. 获取类的全部方法

//获取类的全部方法
- (IBAction)function3:(id)sender {
    unsigned int count;
    
    //获取指向该类的所有方法的数组指针
    Method *methods = class_copyMethodList([Person class], &count);
    
    for (int i = 0; i < count; i++) {
        //获取该类的一个方法的指针
        Method method = methods[i];
        //获取方法
        SEL methodSEL = method_getName(method);
        //将方法转换为C字符串
        const char *name = sel_getName(methodSEL);
        //将C字符串转为OC字符串
        NSString *methodName = [NSString stringWithUTF8String:name];
        
        //获取方法参数个数
        int arguments = method_getNumberOfArguments(method);
        
        NSLog(@"%d == %@ %d",i,methodName,arguments);
    }
    //记得释放
    free(methods);
    
}

打印结果：

runtime中一个方法最少有两个参数分别是 id self,SEL _cmd。

4. 获取类遵循的全部协议

 //获取类遵循的全部协议
- (IBAction)function4:(id)sender {
    unsigned int count;
    
    //获取指向该类遵循的所有协议的数组指针
    __unsafe_unretained Protocol **protocols = class_copyProtocolList([self class], &count);
    
    for (int i = 0; i < count; i++) {
        //获取该类遵循的一个协议指针
        Protocol *protocol = protocols[i];
        //获取C字符串协议名
        const char *name = protocol_getName(protocol);
        //C字符串转OC字符串
        NSString *protocolName = [NSString stringWithUTF8String:name];
        NSLog(@"%d == %@",i,protocolName);
    }
    //记得释放
    free(protocols);
}

5. 动态改变成员变量
可以修改成员变量的值，比如讲person的名字从张三改成李四。

//动态改变成员变量
- (IBAction)function5:(id)sender {
    self.student.name = @"张三";
    
    unsigned int count = 0;
    Ivar *ivar = class_copyIvarList([self.student class], &count);
    for (int i = 0; i<count; i++) {
        Ivar var = ivar[i];
        const char *varName = ivar_getName(var);
        NSString *name = [NSString stringWithUTF8String:varName];
        
        if ([name isEqualToString:@"_name"]) {
            object_setIvar(self.student, var, @"李四");
            break;
        }
    }
    free(ivar);
    
    // 结果变成了 李四
    NSLog(@"student name %@",self.student.name);
    
}

结果：
2016-04-13 16:14:20.520 RunTimeDEMO[54516:3676553] student name 李四

6. 动态交换类的方法
可以直接修改自定义类或者系统类的方法。

//动态交换类两个方法
- (IBAction)function6:(id)sender {
    
    Method m1 = class_getInstanceMethod([Person class], @selector(doSomeThing));
    Method m2 = class_getInstanceMethod([Person class], @selector(doSomeOtherThing));
    
    method_exchangeImplementations(m1, m2);
    
    // 发现两个方交换了
    NSLog(@"student do something:%@",[self.student doSomeThing]);
    NSLog(@"student do doSomeOtherThing:%@",[self.student doSomeOtherThing]);

    // 运行时修改的是类，不是单一对象 一次修改 在下次编译前一直有效。
    Person *student2 = [Person new];
    NSLog(@"student do something:%@",[student2 doSomeThing]);
    NSLog(@"student do doSomeOtherThing:%@",[student2 doSomeOtherThing]);
    

    // 也可以在类目中添加自己方法去替换 类 或者系统类的方法

    [self.student sleep];
    
}

结果：
2016-04-13 16:17:50.841 RunTimeDEMO[54516:3676553] student do something:我要去唱歌
2016-04-13 16:17:50.841 RunTimeDEMO[54516:3676553] student do doSomeOtherThing:我要去爬山
2016-04-13 16:17:50.841 RunTimeDEMO[54516:3676553] student do something:我要去唱歌
2016-04-13 16:17:50.841 RunTimeDEMO[54516:3676553] student do doSomeOtherThing:我要去爬山
2016-04-13 16:17:50.842 RunTimeDEMO[54516:3676553] 睡个屁起来high

1、交换自己类中的两个方法：
在person中原来的方法是

-(NSString *)doSomeThing{
    return @"我要去爬山";
}
- (NSString *)doSomeOtherThing{
    return @"我要去唱歌";
}
- (void)sleep{
    NSLog(@"抓紧睡觉");
}

查看上面的结果发现 doSomeThing和doSomeOtherThing交换了。

2、类目中添加自己方法去替换类或者系统类的方法
sleep方法变成了起来high。是因为我在person的category Person+addProperty.m中替换了sleep方法：

// 该方法在类或分类在第一次加载内存的时候自动调用
+ (void)load
{
    Method orginalMethod = class_getInstanceMethod([Person class], @selector(sleep));
    Method newMethod = class_getInstanceMethod([Person class], @selector(noSleep));
    
    method_exchangeImplementations(orginalMethod, newMethod);
}
- (void)noSleep{
    NSLog(@"睡个屁起来high");
}

7. 动态添加新方法
我们给person添加一个fromCity: 的方法：

//动态添加方法
- (IBAction)function7:(id)sender {

    class_addMethod([self.student class], @selector(fromCity:), (IMP)fromCityAnswer, "v@:@");
    if ([self.student respondsToSelector:@selector(fromCity:)]) {
        //Method method = class_getInstanceMethod([self.xiaoMing class], @selector(guess));
        [self.student performSelector:@selector(fromCity:) withObject:@"广州"];
        
    } else{
        NSLog(@"无法告诉你我从哪儿来");
    }
}

void fromCityAnswer(id self,SEL _cmd,NSString *str){
    
    NSLog(@"我来自:%@",str);
}

这里参数地方说明一下：
(IMP) fromCityAnswer 意思是fromCityAnswer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，一个参数的没有返回值。

控制台结果：
2016-04-13 16:27:59.401 RunTimeDEMO[54516:3676553] 我来自:广州

8. 让category能够添加属性
通过runtime 可以让category添加属性。是不是很棒的技能。
1、创建一个person的 category。
Person+addProperty.h

#import "Person.h"

@interface Person (addProperty)

// 英文名
@property (nonatomic, copy) NSString *englishName;

@end

2、Person+addProperty.m 中动态添加属性和实现方法

#import "Person+addProperty.h"
#import <objc/runtime.h>

@implementation Person (addProperty)

char eName;

- (void)setEnglishName:(NSString *)englishName
{
    objc_setAssociatedObject(self, &eName, englishName, OBJC_ASSOCIATION_COPY_NONATOMIC);
}

-(NSString *)englishName
{
    return objc_getAssociatedObject(self, &eName);
}

3、使用english属性而原来person 是没有EnglishName这个属性的。

    self.student.englishName = @"xiaoMu Wang";
    NSLog(@"Student English name is %@",self.student.englishName);

9.更便捷的归档/解档
归档是存取数据的常用方法参考：iOS归档
但是对于自定义对象的话在遵循NSCoding 协议，重写两个方法时候比较麻烦。
runtime有更好的方法解决这个问题，并且实现字典模型的自动转换。

在person.m中实现下面两个方法：

//注意：归档解档需要遵守<NSCoding>协议，实现以下两个方法
- (void)encodeWithCoder:(NSCoder *)encoder{
    //归档存储自定义对象
    unsigned int count = 0;
    //获得指向该类所有属性的指针
    objc_property_t *properties = class_copyPropertyList([Person class], &count);
    for (int i =0; i < count; i ++) {
        //获得
        objc_property_t property = properties[i];
        //根据objc_property_t获得其属性的名称--->C语言的字符串
        const char *name = property_getName(property);
        NSString *key = [NSString stringWithUTF8String:name];
        // 编码每个属性,利用kVC取出每个属性对应的数值
        [encoder encodeObject:[self valueForKeyPath:key] forKey:key];
    }
}

- (instancetype)initWithCoder:(NSCoder *)decoder{
    //归档存储自定义对象
    unsigned int count = 0;
    //获得指向该类所有属性的指针
    objc_property_t *properties = class_copyPropertyList([Person class], &count);
    for (int i =0; i < count; i ++) {
        objc_property_t property = properties[i];
        //根据objc_property_t获得其属性的名称--->C语言的字符串
        const char *name = property_getName(property);
        NSString *key = [NSString stringWithUTF8String:name];
        //解码每个属性,利用kVC取出每个属性对应的数值
        [self setValue:[decoder decodeObjectForKey:key] forKeyPath:key];
    }   
    return self;
}

代码调用：

//更便捷的归档/解档
- (IBAction)function9:(id)sender {
    Person *person = [[Person alloc] init];
    person.name = @"小木—boy";
    person.sex = @"男";
    person.age = 25;
    person.height = 180;
    person.job = @"iOS工程师";
    person.native = @"北京";
    
    NSString *docPath = [NSSearchPathForDirectoriesInDomains(NSDocumentDirectory, NSUserDomainMask, YES) lastObject];
    NSString *path = [NSString stringWithFormat:@"%@/archive",docPath];
    [NSKeyedArchiver archiveRootObject:person toFile:path];
    
    Person *unarchiverPerson = [NSKeyedUnarchiver unarchiveObjectWithFile:path];
    
    NSLog(@"unarchiverPerson == %@ %@",path,unarchiverPerson);
    
}

控制台结果：

调用结果

读完本文，相信你已经对runtime有了个比较简单的认识。demo稍后更新。

demo.png

源码地址：
** * https://github.com/yinwentao/RunTimeDEMO.git * **

参考：
http://www.henishuo.com/category/runtime/

iOS开发进阶-Runtime简介及应用详解

一、Runtime基本概念

1、什么是runtime？

2、常用头文件

3、常用方法

二、实用技能

三、具体代码实现

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