假期学习-- iOS runtime的简朴了解

iOS RunTime

RunTime介绍

RunTime简称运行时，顾名思义，就是oc在运行时侯的一些机制，比如最主要的消息机制 ；
对于oc语言来说，它所调用的方法会在运行时才会决定，这就取决于RunTime的消息发送和消息转发机制 ；
RunTime消息机制

oc中调用任何方法，本质上都是发送消息，
如：

1. Person *p = [[Person alloc] init];
2. [p eat];

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[p eat];终极在底层会转换为 objc_msgSend(p, @selector(eat));
objc_msgSend （）的底层实现就是一个消息发送的过程（方法查找）；
*@selector (SEL)：是一个SEL方法选择器。
SEL其主要作用是快速的通过方法名字查找到对应方法的函数指针，然后调用其函数。
SEL其本身是一个int范例的地点，地点中存放着方法的名字，因为SEL是根据方法名天生的，所以相同的方法名称只能对应一个SEL，一个类中不能存在两个名称相同的方法 ；
运行时发送消息的底层实现 每一个类都有一个方法列表 Method List，保存这类内里所有的方法，根据SEL传入的方法编号找到方法，相当于value - key的映射。然后找到方法的实现。
**那么内部动态查找方法的过程是怎么样的呢 **？
首先先看一下类的结构，因为实例对象的方法是在类对象中探求的：

1. struct objc_class {
2.   Class isa; // 指向metaclass
3.   
4.   Class super_class ; // 指向其父类
5.   const char *name ; // 类名
6.   long version ; // 类的版本信息，初始化默认为0，可以通过runtime函数class_setVersion和class_getVersion进行修改、读取
7.   long info; // 一些标识信息,如CLS_CLASS (0x1L) 表示该类为普通 class ，其中包含对象方法和成员变量;CLS_META (0x2L) 表示该类为 metaclass，其中包含类方法;
8.   long instance_size ; // 该类的实例变量大小(包括从父类继承下来的实例变量);
9.   struct objc_ivar_list *ivars; // 用于存储每个成员变量的地址
10.   struct objc_method_list **methodLists ; // 与 info 的一些标志位有关,如CLS_CLASS (0x1L),则存储对象方法，如CLS_META (0x2L)，则存储类方法;
11.   struct objc_cache *cache; // 指向最近使用的方法的指针，用于提升效率；
12.   struct objc_protocol_list *protocols; // 存储该类遵守的协议
13. }

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实例方法[p eat];底层调用[p performSelectorselector(eat)];方法，编译器在将代码转化为objc_msgSend(p, @selector(eat));
在objc_msgSend函数中。首先通过p的isa指针找到p对应的class。在Class中先去cache中通过SEL查找对应函数method，假如找到则通过method中的函数指针跳转到对应的函数中去实行。
若cache中未找到。再去methodList中查找。若能找到，则将method加入到cache中，以方便下次查找，并通过method中的函数指针跳转到对应的函数中去实行。
若methodlist中未找到，则去superClass中查找。若能找到，则将method加入到cache中，以方便下次查找，并通过method中的函数指针跳转到对应的函数中去实行。
上面只是消息发送的简朴形貌，比较具体的过程，可以看之前写过的iOS 消息发送和消息转发 ；
使用RunTime互换方法

当系统自带的方法功能不够，须要给系统自带的方法扩展一些功能，并且保持原有的功能时，可以使用RunTime互换方法实现。
比如实现image添加图片的时间，主动判断image是否为空，假如为空则提示图片不存在。
首先我们可以使用分类，但分类每次使用都须要引用头文件 ，假如要修改或扩展的方法比较多会很麻烦 ；
这时就可以使用runtime互换方法，互换方法的本质是互换方法的实现；
如调换xx_ccimageNamed和imageName方法，达到调用xx_ccimageNamed其实就是调用imageNamed方法的目标，首先须要明白方法在那里互换，因为互换只须要进行一次，所以在分类的load方法中，当加载分类的时间互换方法即可。

1. +(void)load
2. {
3.     // 获取要交换的两个方法
4.     // 获取类方法  用Method 接受一下
5.     // class ：获取哪个类方法
6.     // SEL ：获取方法编号，根据SEL就能去对应的类找方法。
7.     Method imageNameMethod = class_getClassMethod([UIImage class], @selector(imageNamed:));
8.     // 获取第二个类方法
9.     Method xx_ccimageNameMrthod = class_getClassMethod([UIImage class], @selector(xx_ccimageNamed:));
10.     // 交换两个方法的实现 方法一 ，方法二。
11.     method_exchangeImplementations(imageNameMethod, xx_ccimageNameMrthod);
12.     // IMP其实就是 implementation的缩写：表示方法实现。
13. }

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简朴的说：用SEL找到方法实现，然后互换方法实现 ；

注意：互换方法时间 xx_ccimageNamed方法中就不能再调用imageNamed方法了，因为调用imageNamed方法实质上相当于调用 xx_ccimageNamed方法，会循环引用造成死循环。
此时，当调用imageNamed:方法的时间就会调用xx_ccimageNamed:方法，为image添加图片，并判断图片是否存在，假如不存在则提示图片不存在。
动态添加方法

假如一个类方法非常多，其中大概很多方法暂时用不到。而加载类方法到内存的时间须要给每个方法天生映射表，又比较泯灭资源。此时可以使用RunTime动态添加方法
动态添加方法的方法： 首先我们先不实现对象方法，当调用performSelector: 方法的时间，再去动态加载方法。
如：

1. Person *p = [[Person alloc]init];
2. // 当调用 P中没有实现的方法时，动态加载方法
3. [p performSelector:@selector(eat)];

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此时编译的时间是不会报错的，程序运行时才会报错，因为Person类中并没有实现eat方法，当去类中的Method List中发现找不到eat方法，会报错找不到eat方法。
也就是，在运行时，会先实行runtime的消息发送机制探求方法实现，当发现找不到方法实现就会调用**+(BOOL)resolveInstanceMethodSEL)sel方法 / +(BOOL)resolveClassMethodSEL)sel。 这个时间就进入了消息转发** ；
这两个方法的调用也就是消息转发的第一步动态方法解析
通过这两个方法就可以知道哪些方法没有实现，从而动态添加方法。参数sel即表示没有实现的方法。
一个objective - C方法终极都是一个C函数，默认任何一个方法都有两个参数。 self : 方法调用者 _cmd : 调用方法编号。我们可以使用函数class_addMethod为类添加一个方法以及实现。

1. +(BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel
2. {
3.     // 动态添加eat方法
4.     // 首先判断sel是不是eat方法 也可以转化成字符串进行比较。   
5.     if (sel == @selector(eat)) {
6.     /**
7.      第一个参数： cls:给哪个类添加方法
8.      第二个参数： SEL name:添加方法的编号
9.      第三���参数： IMP imp: 方法的实现，函数入口，函数名可与方法名不同（建议与方法名相同）
10.      第四个参数： types :方法类型，需要用特定符号，参考API
11.      */
12.       class_addMethod(self, sel, (IMP)eat , "v@:");
13.         // 处理完返回YES
14.         return YES;
15.     }
16.     return [super resolveInstanceMethod:sel];
17. }

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对于
class_addMethod(__unsafe_unretained Class cls, SEL name, IMP imp, const char *types)

• cls : 表示给哪个类添加方法，这里要给Person类添加方法，self即代表Person。
  
• SEL name : 表示添加方法的编号。因为这里只有一个方法须要动态添加，并且之前通过判断确定sel就是eat方法，所以这里可以使用sel。
  
• IMP imp : 表示方法的实现，函数入口，函数名可与方法名不同（发起与方法名相同）须要自己来实现这个函数。每一个方法都默认带有两个隐式参数 self : 方法调用者 _cmd : 调用方法的标号，可以写也可以不写。
  

1. void eat(id self ,SEL _cmd)
2. {
3.       // 实现内容
4.       NSLog(@"%@的%@方法动态实现了",self,NSStringFromSelector(_cmd));
5. }

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• types : 表示方法范例，须要用特定符号。系统提供的例子中使用的是**"v@:"，我们来到API中看看"v@:"**指定的方法是什么范例的。
  

v -> void 表示无返回值 @ -> object 表示id参数 : -> method selector 表示SEL
动态添加有参数的方法 假如是有参数的方法，须要对方法的实现和class_addMethod方法内方法范例参数做一些修改。
runtime 动态添加属性

这里给NSObject添加name属性，创建NSObject的分类 我们可以使用@property给分类添加属性

1. @property(nonatomic,strong)NSString *name;

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虽然在分类中可以写@property 添加属性，但是不会主动天生私有属性，也不会天生set,get方法的实现，只会天生set,get的声明，须要我们自己去实现。
关于方法实现有两种方式：

• 我们可以通过使用静态全局变量给分类添加属性
  

1. static NSString *_name;
2. -(void)setName:(NSString *)name
3. {
4.     _name = name;
5. }
6. -(NSString *)name
7. {
8.     return _name;
9. }

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但是这样_name静态全局变量与类并没有关联，无论对象创建与烧毁，只要程序在运行_name变量就存在，并不是真正意义上的属性。

• 使用RunTime动态添加属性 RunTime提供了动态添加属性和获得属性的方法
  

1. -(void)setName:(NSString *)name
2. {
3.     objc_setAssociatedObject(self, @"name",name, OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC);
4. }
5. //参数一：id object : 给哪个对象添加属性，这里要给自己添加属性，用self。
6. //参数二：void * == id key : 属性名，根据key获取关联对象的属性的值，在**objc_getAssociatedObject中通过次key获得属性的值并返回。
7. //参数三：id value** : 关联的值，也就是set方法传入的值给属性去保存。
8. //参数四：objc_AssociationPolicy policy : 策略，属性以什么形式保存。
11. -(NSString *)name
12. {
13.     return objc_getAssociatedObject(self, @"name");   
14. }
15. //参数一：id object : 获取哪个对象里面的关联的属性。 参数二：void * == id key : 什么属性，与**objc_setAssociatedObject**中的key相对应，即通过key值取出value。

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注意一下：这两个方法可以实现属性的动态添加，但不会增长属性声明 ；
RunTime字典转模子

首先来看一下KVC字典转模子和RunTime字典转模子的区别
KVC：KVC字典转模子实现原理是遍历字典中所有Key，然后去模子中查找相对应的属性名，要求属性名与Key必须一一对应，字典中所有key必须在模子中存在。
RunTime：RunTime字典转模子实现原理是遍历模子中的所有属性名，然后去字典查找相对应的Key，也就是以模子为准，模子中有哪些属性，就去字典中找那些属性。
RunTime字典转模子的优点：当服务器返回的数据过多，而我们只使用其中很少一部分时，没有效的属性就没有须要界说成属性浪费不须要的资源。只保存最有效的属性即可。（Runtime字典转模子，数据的继承取决于模子的属性）
首先须要了解，属性界说在类内里，那么类内里就有一个属性列表，属性列表以数组的形式存在，根据属性列表就可以获得类内里的所有属性名，所以遍历属性列表，也就可以遍历模子中的所有属性名。所以RunTime字典转模子过程就很清楚了。（简朴的说就是先获取模子类的属性列表，然后遍历这个列表获取模子的属性名，在字典中获取属性名对应的value） ；

1. #import <Foundation/Foundation.h>
2. #import <objc/runtime.h>
4. @interface Person : NSObject
6. @property (nonatomic, strong) NSString *name;
7. @property (nonatomic, assign) NSInteger age;
9. @end
11. @implementation Person
13. @end
15. // 字典转模型方法
16. - (Person *)modelFromDictionary:(NSDictionary *)dictionary {
17.     Person *person = [[Person alloc] init];
18.    
19.     // 获取 Person 类的属性列表
20.     unsigned int count;
21.     objc_property_t *properties = class_copyPropertyList([Person class], &count);
22.    
23.     for (int i = 0; i < count; i++) {
24.       //获取属性名
25.         objc_property_t property = properties[i];
26.         const char *propertyName = property_getName(property);
27.         NSString *key = [NSString stringWithUTF8String:propertyName];
28.         
29.         // 根据属性名从字典中取值
30.         id value = [dictionary objectForKey:key];
31.         
32.         if (value) {
33.             // 使用 KVC 设置属性值
34.             [person setValue:value forKey:key];
35.         }
36.     }
37.    
38.     free(properties);
39.    
40.     return person;
41. }
43. int main(int argc, const char * argv[]) {
44.     @autoreleasepool {
45.         NSDictionary *data = @{@"name": @"Alice", @"age": @30};
46.         
47.         Person *person = [self modelFromDictionary:data];
48.         
49.         NSLog(@"Name: %@, Age: %ld", person.name, (long)person.age);
50.     }
51.    
52.     return 0;
53. }

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