Objective-C Runtime

一、Objective-C Runtime 简介

Objective-C Runtime 是一个运行时库。它可以在程序运行时改变程序的结构如：添加属性、添加方法、交换方法等。

二、对象、类的结构和关系

每个对象都有个 isa 属性指向对象所属类；有个 super_class 属性指向所属类的父类；

类也是对象，它的 isa 指向类的元类；类的元类的父类等于类的父类的元类。

实例的属性存储在实例中，实例的方法存储在所属类中，类方法存储在元类中。

类中存放着实例方法列表，在这个方法列表中 SEL 作为 key，IMP 作为 value。

三、OC 方法调用过程

1.检测 SEL 是否应该被忽略。

2.检测发送的 target 是否为 nil ，如果是则忽略该消息。

3.当调用实例方法时，通过 isa 指针找到实例对应的 class 并且在其中的缓存方法列表以及方法列表中进行查询，如果找不到则根据 super_class 指针在父类中查询，直至根类(NSObject 或 NSProxy)。

当调用类方法时，通过 isa 指针找到实例对应的 metaclass 并且在其中的缓存方法列表以及方法列表中进行查询，如果找不到则根据 super_class 指针在父类中查询，直至根类(NSObject 或 NSProxy)。

四、runtime 使用场景

1、给分类添加“属性”

// 在分类的 .h 文件中声明“属性”

@property (nonatomic) NSInteger age;

// 在分类的 .m 实现以下两个方法

- (void)setAge:(NSInteger)age{
    // 使用运行时关联对象，Person对象self强引用NSNumber对象@(age)，并且设置标记为"age"(可以根据该标记来获取引用的对象age，标记可以为任意字符，只要setter和getter中的标记一致就可以)
    // 参数1：源对象
    // 参数2：关联时用来标记属性的key(因为可能要添加很多属性)
    // 参数3：关联的对象
    // 参数4：关联策略。assign,retain,copy对应的枚举值
    objc_setAssociatedObject(self, "age", @(age), OBJC_ASSOCIATION_COPY_NONATOMIC);
}

- (NSInteger)age{
    // 根据"age"标识取Person对象self强引用的NSNumber对象@(age)
    // 参数1：源对象
    // 参数2：关联时用来标记属性的key(因为可能要添加很多属性)
    return [objc_getAssociatedObject(self, "age") integerValue];
}

2、动态交换两个方法的实现

+ (void)load {
    static dispatch_once_t onceToken;
    dispatch_once(&onceToken, ^{
        Method originMethod = class_getInstanceMethod([self class], @selector(originFunction));
        Method customMethod = class_getInstanceMethod([self class], @selector(customFunction));
        // 尝试自定义方法实现添加到系统方法中
        BOOL addSuccess = class_addMethod([self class], @selector(originFunction), method_getImplementation(customMethod), method_getTypeEncoding(customMethod));
        if (addSuccess) {
            // 添加成功后，系统方法实现设置为自定义方法中
            class_replaceMethod([self class], @selector(customFunction), method_getImplementation(originMethod), method_getTypeEncoding(originMethod));
        } else {
            method_exchangeImplementations(originMethod, customMethod);
        }
    });
}

3、动态添加方法如：自定义定时器的 target，动态添加与控制器相同的方法。

Method targetMethod = class_getInstanceMethod([aTarget class], aSelector);
if (!class_addMethod([BBTimerManager class], aSelector, method_getImplementation(targetMethod), method_getTypeEncoding(targetMethod))) {
    class_replaceMethod([BBTimerManager class], aSelector, method_getImplementation(targetMethod), method_getTypeEncoding(targetMethod));
}

4、动态获取属性，可以用在 NSCoding 归档中，不用一个一个设置属性的解归档。

- (void)encodeWithCoder:(NSCoder *)encoder {
    
    unsigned int count = 0;
    Ivar *ivars = class_copyIvarList([Movie class], &count);

    for (int i = 0; i < count; i++) {
        // 取出 i 位置对应的成员变量
        Ivar ivar = ivars[I];
        // 查看成员变量
        const char *name = ivar_getName(ivar);
        NSString *key = [NSString stringWithUTF8String:name];
        id value = [self valueForKey:key];
        // 归档
        [encoder encodeObject:value forKey:key];
    }
    free(ivars);
}

- (id)initWithCoder:(NSCoder *)decoder {
    if (self = [super init]) {
        
        unsigned int count = 0;
        Ivar *ivars = class_copyIvarList([Movie class], &count);
        
        for (int i = 0; i < count; i++) {
            // 取出i位置对应的成员变量
            Ivar ivar = ivars[I];
            // 查看成员变量
            const char *name = ivar_getName(ivar);
            NSString *key = [NSString stringWithUTF8String:name];
            id value = [decoder decodeObjectForKey:key];
            // 设置到成员变量身上
            [self setValue:value forKey:key];
        }
        free(ivars);
    }
    return self;
}