一: 什么是Runtime

類在runtime中的表示

//類在runtime中的表示
struct objc_class {
    Class isa;//指針，顧名思義，表示是一個什么，
    //實例的isa指向類對象，類對象的isa指向元類

#if !__OBJC2__
    Class super_class;  //指向父類
    const char *name;  //類名
    long version;
    long info;
    long instance_size
    struct objc_ivar_list *ivars //成員變量列表
    struct objc_method_list **methodLists; //方法列表
    struct objc_cache *cache;//緩存
    //一種優(yōu)化，調(diào)用過的方法存入緩存列表，下次調(diào)用先找緩存
    struct objc_protocol_list *protocols //協(xié)議列表
    #endif
} OBJC2_UNAVAILABLE;
/* Use `Class` instead of `struct objc_class *` */

1.1: 獲取列表

有時候會有這樣的需求，我們需要知道當(dāng)前類中每個屬性的名字（比如 字典轉(zhuǎn)模型，字典的Key和模型對象的屬性名字不匹配）。
我們可以通過runtime的一系列方法獲取類的一些信息（包括屬性列表，方法列表，成員變量列表，和遵循的協(xié)議列表）。

unsigned int count;
    //獲取屬性列表
    objc_property_t *propertyList = class_copyPropertyList([self class], &count);
    for (unsigned int i=0; i<count; i++) {
        const char *propertyName = property_getName(propertyList[i]);
        NSLog(@"property---->%@", [NSString stringWithUTF8String:propertyName]);
    }
    
    //獲取方法列表
    Method *methodList = class_copyMethodList([self class], &count);
    for (unsigned int i; i<count; i++) {
        Method method = methodList[i];
        NSLog(@"method---->%@", NSStringFromSelector(method_getName(method)));
    }
    
    //獲取成員變量列表
    Ivar *ivarList = class_copyIvarList([self class], &count);
    for (unsigned int i; i<count; i++) {
        Ivar myIvar = ivarList[i];
        const char *ivarName = ivar_getName(myIvar);
        NSLog(@"Ivar---->%@", [NSString stringWithUTF8String:ivarName]);
    }
    
    //獲取協(xié)議列表
    __unsafe_unretained Protocol **protocolList = class_copyProtocolList([self class], &count);
    for (unsigned int i; i<count; i++) {
        Protocol *myProtocal = protocolList[i];
        const char *protocolName = protocol_getName(myProtocal);
        NSLog(@"protocol---->%@", [NSString stringWithUTF8String:protocolName]);
    }

注意，調(diào)用這些獲取列表的方法別忘記導(dǎo)入頭文件 #import <objc/runtime.h>

1.2: 方法調(diào)用

如果用實例對象調(diào)用實例方法，會到實例的isa指針指向的對象（也就是類對象）操作。
如果調(diào)用的是類方法，就會到類對象的isa指針指向的對象（也就是元類對象）中操作。

• 1: 首先，在相應(yīng)操作的對象中的緩存方法列表中找調(diào)用的方法，如果找到，轉(zhuǎn)向相應(yīng)實現(xiàn)并執(zhí)行。
• 2: 如果沒找到，在相應(yīng)操作的對象中的方法列表中找調(diào)用的方法，如果找到，轉(zhuǎn)向相應(yīng)實現(xiàn)執(zhí)行
• 3: 如果沒找到，去父類指針?biāo)赶虻膶ο笾袌?zhí)行1，2.
• 4: 以此類推，如果一直到根類還沒找到，轉(zhuǎn)向攔截調(diào)用。
• 5: 如果沒有重寫攔截調(diào)用的方法，程序報錯。

以上的過程給我?guī)淼膯l(fā)：

• 重寫父類的方法，并沒有覆蓋掉父類的方法，只是在當(dāng)前類對象中找到了這個方法后就不會再去父類中找了
• 如果想調(diào)用已經(jīng)重寫過的方法的父類的實現(xiàn)，只需使用super這個編譯器標(biāo)識，它會在運行時跳過在當(dāng)前的類對象中尋找方法的過程。

1.3: 攔截調(diào)用

在方法調(diào)用中說到了，如果沒有找到方法就會轉(zhuǎn)向攔截調(diào)用。
那么什么是攔截調(diào)用呢。
攔截調(diào)用就是，在找不到調(diào)用的方法程序崩潰之前，你有機(jī)會通過重寫NSObject的四個方法來處理。

+ (BOOL)resolveClassMethod:(SEL)sel;
+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel;

//后兩個方法需要轉(zhuǎn)發(fā)到其他的類處理
- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector;
- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation;

前兩個的解釋

• 第一個方法是當(dāng)你調(diào)用一個不存在的類方法的時候，會調(diào)用這個方法，默認(rèn)返回NO，你可以加上自己的處理然后返回YES。
• 第二個方法和第一個方法相似，只不過處理的是實例方法。

后兩個的解釋

• 第三個方法是將你調(diào)用的不存在的方法重定向到一個其他聲明了這個方法的類，只需要你返回一個有這個方法的target。
• 第四個方法是將你調(diào)用的不存在的方法打包成NSInvocation傳給你。做完你自己的處理后，調(diào)用invokeWithTarget:方法讓某個target觸發(fā)這個方法。

1.4： 動態(tài)添加方法

重寫了攔截調(diào)用的方法并且返回了YES，我們要怎么處理呢？
有一個辦法是根據(jù)傳進(jìn)來的SEL類型的selector動態(tài)添加一個方法。

首先從外部隱式調(diào)用一個不存在的方法：

//隱式調(diào)用方法
[target performSelector:@selector(resolveAdd:) withObject:@"test"];

然后，在target對象內(nèi)部重寫攔截調(diào)用的方法，動態(tài)添加方法。

void runAddMethod(id self, SEL _cmd, NSString *string){
    NSLog(@"add C IMP ", string);
}
+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel{
    
    //給本類動態(tài)添加一個方法
    if ([NSStringFromSelector(sel) isEqualToString:@"resolveAdd:"]) {
        class_addMethod(self, sel, (IMP)runAddMethod, "v@:*");
    }
    return YES;
}

其中class_addMethod的四個參數(shù)分別是：

• Class cls 給哪個類添加方法，本例中是self
• SEL name 添加的方法，本例中是重寫的攔截調(diào)用傳進(jìn)來的selector
• IMP imp 方法的實現(xiàn)，C方法的方法實現(xiàn)可以直接獲得。如果是OC方法，可以用+ (IMP)instanceMethodForSelector:(SEL)aSelector;獲得方法的實現(xiàn)。
• "v@:*"方法的簽名，代表有一個參數(shù)的方法。

1.5: 關(guān)聯(lián)對象

現(xiàn)在你準(zhǔn)備用一個系統(tǒng)的類，但是系統(tǒng)的類并不能滿足你的需求，你需要額外添加一個屬性。
這種情況的一般解決辦法就是繼承。
但是，只增加一個屬性，就去繼承一個類，總是覺得太麻煩類。
這個時候，runtime的關(guān)聯(lián)屬性就發(fā)揮它的作用了。

//首先定義一個全局變量，用它的地址作為關(guān)聯(lián)對象的key
static char associatedObjectKey;
//設(shè)置關(guān)聯(lián)對象
objc_setAssociatedObject(target, &associatedObjectKey, @"添加的字符串屬性", OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC); //獲取關(guān)聯(lián)對象
NSString *string = objc_getAssociatedObject(target, &associatedObjectKey);
NSLog(@"AssociatedObject = %@", string);

** objc_setAssociatedObject的四個參數(shù)：**

• id object給誰設(shè)置關(guān)聯(lián)對象。
• const void *key關(guān)聯(lián)對象唯一的key，獲取時會用到。
• id value關(guān)聯(lián)對象。
• objc_AssociationPolicy關(guān)聯(lián)策略，有以下幾種策略：

enum {
    OBJC_ASSOCIATION_ASSIGN = 0,
    OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC = 1, 
    OBJC_ASSOCIATION_COPY_NONATOMIC = 3,
    OBJC_ASSOCIATION_RETAIN = 01401,
    OBJC_ASSOCIATION_COPY = 01403 
};

objc_getAssociatedObject的兩個參數(shù)。

• id object獲取誰的關(guān)聯(lián)對象。
• const void *key根據(jù)這個唯一的key獲取關(guān)聯(lián)對象。

其實，你還可以把添加和獲取關(guān)聯(lián)對象的方法寫在你需要用到這個功能的類的類別中，方便使用。

//添加關(guān)聯(lián)對象
- (void)addAssociatedObject:(id)object{
    objc_setAssociatedObject(self, @selector(getAssociatedObject), object, OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC);
}
//獲取關(guān)聯(lián)對象
- (id)getAssociatedObject{
    return objc_getAssociatedObject(self, _cmd);
}

注意：這里面我們把getAssociatedObject方法的地址作為唯一的key，_cmd代表當(dāng)前調(diào)用方法的地址。

1.6: 方法交換

方法交換，顧名思義，就是將兩個方法的實現(xiàn)交換。例如，將A方法和B方法交換，調(diào)用A方法的時候，就會執(zhí)行B方法中的代碼，反之亦然。
話不多說，這是參考Mattt大神在NSHipster上的文章自己寫的代碼。

#import "UIViewController+swizzling.h"
#import <objc/runtime.h>

@implementation UIViewController (swizzling)

//load方法會在類第一次加載的時候被調(diào)用
//調(diào)用的時間比較靠前，適合在這個方法里做方法交換
+ (void)load{
    //方法交換應(yīng)該被保證，在程序中只會執(zhí)行一次
    static dispatch_once_t onceToken;
    dispatch_once(&onceToken, ^{
        
        //獲得viewController的生命周期方法的selector
        SEL systemSel = @selector(viewWillAppear:);
        //自己實現(xiàn)的將要被交換的方法的selector
        SEL swizzSel = @selector(swiz_viewWillAppear:);
        //兩個方法的Method
        Method systemMethod = class_getInstanceMethod([self class], systemSel);
        Method swizzMethod = class_getInstanceMethod([self class], swizzSel);
        
        //首先動態(tài)添加方法，實現(xiàn)是被交換的方法，返回值表示添加成功還是失敗
        BOOL isAdd = class_addMethod(self, systemSel, method_getImplementation(swizzMethod), method_getTypeEncoding(swizzMethod));
        if (isAdd) {
            //如果成功，說明類中不存在這個方法的實現(xiàn)
            //將被交換方法的實現(xiàn)替換到這個并不存在的實現(xiàn)
            class_replaceMethod(self, swizzSel, method_getImplementation(systemMethod), method_getTypeEncoding(systemMethod));
        }else{
            //否則，交換兩個方法的實現(xiàn)
            method_exchangeImplementations(systemMethod, swizzMethod);
        }
        
    });
}

- (void)swiz_viewWillAppear:(BOOL)animated{
    //這時候調(diào)用自己，看起來像是死循環(huán)
    //但是其實自己的實現(xiàn)已經(jīng)被替換了
    [self swiz_viewWillAppear:animated];
    NSLog(@"swizzle");
}

@end

在一個自己定義的viewController中重寫viewWillAppear

- (void)viewWillAppear:(BOOL)animated{
    [super viewWillAppear:animated];
    NSLog(@"viewWillAppear");
}

• 方法交換對于我來說更像是實現(xiàn)一種思想的最佳技術(shù)：AOP面向切面編程。
• 既然是切面，就一定不要忘記，交換完再調(diào)回自己。
• 一定要保證只交換一次，否則就會很亂。
• 最后，據(jù)說這個技術(shù)很危險，謹(jǐn)慎使用。

二: RunTime 常用函數(shù)

基本掌握了運行時的函數(shù)規(guī)則,總的有如下幾種函數(shù)前綴
objc_
class_
object_
method_
property_
protocol_
ivar_
sel_
imp_

2.1 objc_xxx 系列函數(shù)

objc_系列函數(shù)關(guān)注于宏觀使用,如類與協(xié)議的空間分配,注冊,注銷等操作

2.2 class_

class_系列函數(shù)關(guān)注于類的內(nèi)部,如實例變量,屬性,方法,協(xié)議等相關(guān)問題

2.3 objcet_

objcet_系列函數(shù)關(guān)注于對象的角度,如實例變量

2.4 method_xxx 系列函數(shù)

method_系列函數(shù)關(guān)注于方法內(nèi)部,如果方法的參數(shù)及返回值類型和方法的實現(xiàn)

2.5： property_xxx 系列函數(shù)

property_系類函數(shù)關(guān)注與屬性內(nèi)部,如屬性的特性等*

2.6 protocol_xxx 系列函數(shù)

#######2.7 ivar_xxx 系列函數(shù)

2.8 sel_xxx 系列函數(shù)

2.9 imp_xxx 系列函數(shù)

參考: http://southpeak.github.io/2014/10/25/objective-c-runtime-1/

參考 iOS~runtime理解