OC最實用的runtime總結
前言
runtime的資料網(wǎng)上有很多了，部分有些晦澀難懂，我通過自己的學習方法總結一遍，主要講一些常用的方法功能，以實用為主，我覺得用到印象才是最深刻的，并且最后兩個demo也是MJExtension的實現(xiàn)原理，面試的時候也可以多扯點。
另外runtime的知識還有很多，想要了解更多可以看我翻譯的官方文檔（有點枯燥），本文的demo下載地址
什么是runtime？
runtime 是 OC底層的一套C語言的API（引入或），編譯器最終都會將OC代碼轉化為運行時代碼，通過終端命令編譯.m 文件：clang -rewrite-objc xxx.m可以看到編譯后的xxx.cpp（C++文件）。
比如我們創(chuàng)建了一個對象[[NSObject alloc]init]，最終被轉換為幾萬行代碼，截取最關鍵的一句可以看到底層是通過runtime創(chuàng)建的對象
.cpp 文件
刪除掉一些強制轉換語句，可以看到調用方法本質就是發(fā)消息，[[NSObject alloc]init]語句發(fā)了兩次消息，第一次發(fā)了alloc 消息，第二次發(fā)送init 消息。利用這個功能我們可以探究底層，比如block的實現(xiàn)原理。
需要注意的是，使用objc_msgSend()sel_registerName()方法需要導入頭文件
消息機制
另外利用runtime 可以做一些OC不容易實現(xiàn)的功能
動態(tài)交換兩個方法的實現(xiàn)（特別是交換系統(tǒng)自帶的方法）
動態(tài)添加對象的成員變量和成員方法
獲得某個類的所有成員方法、所有成員變量
如何應用運行時？
1.將某些OC代碼轉為運行時代碼，探究底層，比如block的實現(xiàn)原理（上邊已講到）；
2.攔截系統(tǒng)自帶的方法調用（Swizzle 黑魔法），比如攔截imageNamed:、viewDidLoad、alloc；
3.實現(xiàn)分類也可以增加屬性；
4.實現(xiàn)NSCoding的自動歸檔和自動解檔；
5.實現(xiàn)字典和模型的自動轉換。
下面我通過demo 我一個個來講解
一、交換兩個方法的實現(xiàn)，攔截系統(tǒng)自帶的方法調用功能
需要用到的方法
獲得某個類的類方法
Method class_getClassMethod(Classcls , SEL name)
獲得某個類的實例對象方法
Method class_getInstanceMethod(Classcls , SEL name)
交換兩個方法的實現(xiàn)
void method_exchangeImplementations(Methodm1 , Method m2)
案例1：方法簡單的交換
創(chuàng)建一個Person類，類中實現(xiàn)以下兩個類方法，并在.h 文件中聲明
+ (void)run {NSLog(@"跑");}+ (void)study {NSLog(@"學習");}
控制器中調用，則先打印跑，后打印學習
[Personrun];[Personstudy];
下面通過runtime 實現(xiàn)方法交換，類方法用class_getClassMethod，對象方法用class_getInstanceMethod
// 獲取兩個類的類方法Methodm1 = class_getClassMethod([Personclass],@selector(run));Methodm2 = class_getClassMethod([Personclass],@selector(study));// 開始交換方法實現(xiàn)method_exchangeImplementations(m1, m2);// 交換后，先打印學習，再打印跑！[Personrun];[Personstudy];
案例2：攔截系統(tǒng)方法
需求：比如iOS6 升級 iOS7 后需要版本適配，根據(jù)不同系統(tǒng)使用不同樣式圖片（擬物化和扁平化），如何通過不去手動一個個修改每個UIImage的imageNamed：方法就可以實現(xiàn)為該方法中加入版本判斷語句？
步驟：
1、為UIImage建一個分類（UIImage+Category）
2、在分類中實現(xiàn)一個自定義方法，方法中寫要在系統(tǒng)方法中加入的語句，比如版本判斷
+ (UIImage*)xh_imageNamed:(NSString*)name {doubleversion = [[UIDevicecurrentDevice].systemVersiondoubleValue];if(version >=7.0) {// 如果系統(tǒng)版本是7.0以上，使用另外一套文件名結尾是‘_os7’的扁平化圖片name = [name stringByAppendingString:@"_os7"];? ? }return[UIImagexh_imageNamed:name];}
3、分類中重寫UIImage的load方法，實現(xiàn)方法的交換（只要能讓其執(zhí)行一次方法交換語句，load再合適不過了）
*** load 是餓漢模式 ? *由于它的調用不是惰性的，且其只會在程序調用期間調用一次
*** initialize* 懶漢模式
+ (void)load {// 獲取兩個類的類方法Method m1 = class_getClassMethod([UIImageclass],@selector(imageNamed:));? ? Method m2 = class_getClassMethod([UIImageclass],@selector(xh_imageNamed:));// 開始交換方法實現(xiàn)method_exchangeImplementations(m1, m2);}
注意：自定義方法中最后一定要再調用一下系統(tǒng)的方法，讓其有加載圖片的功能，但是由于方法交換，系統(tǒng)的方法名已經(jīng)變成了我們自定義的方法名（有點繞，就是用我們的名字能調用系統(tǒng)的方法，用系統(tǒng)的名字能調用我們的方法），這就實現(xiàn)了系統(tǒng)方法的攔截！
利用以上思路，我們還可以給 NSObject 添加分類，統(tǒng)計創(chuàng)建了多少個對象，給控制器添加分類，統(tǒng)計有創(chuàng)建了多少個控制器，特別是公司需求總變的時候，在一些原有控件或模塊上添加一個功能，建議使用該方法！
二、在分類中設置屬性，給任何一個對象設置屬性 ?(例如給UIImage 設置一個model屬性)
眾所周知，分類中是無法設置屬性的，如果在分類的聲明中寫@property 只能為其生成get 和 set 方法的聲明，但無法生成成員變量，就是雖然點語法能調用出來，但程序執(zhí)行后會crash，有人會想到使用全局變量呢？比如這樣：
int_age;- (int)age {return_age;}- (void)setAge:(int)age {? ? _age = age;}
但是全局變量程序整個執(zhí)行過程中內(nèi)存中只有一份，我們創(chuàng)建多個對象修改其屬性值都會修改同一個變量，這樣就無法保證像屬性一樣每個對象都擁有其自己的屬性值。這時我們就需要借助runtime為分類增加屬性的功能了。
需要用到的方法
set方法，將值value 跟對象object 關聯(lián)起來（將值value 存儲到對象object 中）
參數(shù) object：給哪個對象設置屬性
參數(shù) key：一個屬性對應一個Key，將來可以通過key取出這個存儲的值，key 可以是任何類型：double、int 等，建議用char 可以節(jié)省字節(jié)
參數(shù) value：給屬性設置的值
參數(shù)policy：存儲策略 （assign 、copy 、 retain就是strong）
voidobjc_setAssociatedObject(idobject ,constvoid*key ,idvalue ,objc_AssociationPolicy policy)
利用參數(shù)key 將對象object中存儲的對應值取出來
idobjc_getAssociatedObject(idobject ,constvoid*key)
步驟：
1、創(chuàng)建一個分類，比如給任何一個對象都添加一個name屬性，就是NSObject添加分類（NSObject+Category）
2、先在.h 中@property 聲明出get 和 set 方法，方便點語法調用
@property(nonatomic,copy)NSString*name;
3、在.m 中重寫set 和 get 方法，內(nèi)部利用runtime 給屬性賦值和取值
//韓賀強+: 一般都是靜態(tài)的
//static char nameKey;比較好. 這樣下面還是 &nameKey
//或者可以這樣: const void *nameKey = ……. 那么底下就不能使用 &nameKey了.....
--------------------------------------
charnameKey;
-?(void)setName:(NSString*)name?{
//?將某個值跟某個對象關聯(lián)起來，將某個值存儲到某個對象中
objc_setAssociatedObject(self,?&nameKey,?name,?OBJC_ASSOCIATION_COPY_NONATOMIC);
}
-?(NSString*)name?{
returnobjc_getAssociatedObject(self,?&nameKey);
}
三、獲得一個類的所有成員變量
最典型的用法就是一個對象在歸檔和解檔的 encodeWithCoder和initWithCoder:方法中需要該對象所有的屬性進行decodeObjectForKey: 和 encodeObject:，通過runtime我們聲明中無論寫多少個屬性，都不需要再修改實現(xiàn)中的代碼了。
需要用到的方法
獲得某個類的所有成員變量（outCount 會返回成員變量的總數(shù)）
參數(shù)：
1、哪個類
2、放一個接收值的地址，用來存放屬性的個數(shù)
3、返回值：存放所有獲取到的屬性，通過下面兩個方法可以調出名字和類型
Ivar *class_copyIvarList(Class cls ,unsignedint*outCount)
獲得成員變量的名字
constchar*ivar_getName(Ivar v)
獲得成員變量的類型
constchar*ivar_getTypeEndcoding(Ivar v)
案例1：獲取Person類中所有成員變量的名字和類型
unsignedintoutCount =0;Ivar *ivars = class_copyIvarList([Personclass], &outCount);// 遍歷所有成員變量for(inti =0; i < outCount; i++) {// 取出i位置對應的成員變量Ivar ivar = ivars[i];constchar*name = ivar_getName(ivar);constchar*type = ivar_getTypeEncoding(ivar);? ? NSLog(@"成員變量名：%s 成員變量類型：%s",name,type);}// 注意釋放內(nèi)存！free(ivars);
案例2：利用runtime 獲取所有屬性來重寫歸檔解檔方法
// 設置不需要歸解檔的屬性- (NSArray*)ignoredNames {return@[@"_aaa",@"_bbb",@"_ccc"];}// 解檔方法- (instancetype)initWithCoder:(NSCoder*)aDecoder {if(self= [superinitWithCoder:aDecoder]) {// 獲取所有成員變量unsignedintoutCount =0;? ? ? ? Ivar *ivars = class_copyIvarList([selfclass], &outCount);for(inti =0; i < outCount; i++) {? ? ? ? ? ? Ivar ivar = ivars[i];// 將每個成員變量名轉換為NSString對象類型NSString*key = [NSStringstringWithUTF8String:ivar_getName(ivar)];// 忽略不需要解檔的屬性if([[selfignoredNames] containsObject:key]) {continue;? ? ? ? ? ? }// 根據(jù)變量名解檔取值，無論是什么類型idvalue = [aDecoder decodeObjectForKey:key];// 取出的值再設置給屬性[selfsetValue:value forKey:key];// 這兩步就相當于以前的 self.age = [aDecoder decodeObjectForKey:@"_age"];}? ? ? ? free(ivars);? ? }returnself;}// 歸檔調用方法- (void)encodeWithCoder:(NSCoder*)aCoder {// 獲取所有成員變量unsignedintoutCount =0;? ? Ivar *ivars = class_copyIvarList([selfclass], &outCount);for(inti =0; i < outCount; i++) {? ? ? ? Ivar ivar = ivars[i];// 將每個成員變量名轉換為NSString對象類型NSString*key = [NSStringstringWithUTF8String:ivar_getName(ivar)];// 忽略不需要歸檔的屬性if([[selfignoredNames] containsObject:key]) {continue;? ? ? ? }// 通過成員變量名，取出成員變量的值idvalue = [selfvalueForKeyPath:key];// 再將值歸檔[aCoder encodeObject:value forKey:key];// 這兩步就相當于 [aCoder encodeObject:@(self.age) forKey:@"_age"];}? ? free(ivars);}
依據(jù)上面的原理我們就可以給NSObject做一個分類，讓我們不需要每次都寫這么一長串代碼，只要實現(xiàn)一小段代碼就可以讓一個對象具有歸解檔的能力。
注意，下面的代碼我換了一個方法名（不然會覆蓋系統(tǒng)原來的方法！），加了一個忽略屬性方法是否被實現(xiàn)的判斷，并加上了對父類屬性的歸解檔循環(huán)。
NSObject+Extension.h
#import@interfaceNSObject(Extension)- (NSArray*)ignoredNames;- (void)encode:(NSCoder*)aCoder;- (void)decode:(NSCoder*)aDecoder;@end
NSObject+Extension.m
#import"NSObject+Extension.h"#import@implementationNSObject(Extension)- (void)decode:(NSCoder*)aDecoder {// 一層層父類往上查找，對父類的屬性執(zhí)行歸解檔方法Class c =self.class;while(c &&c != [NSObjectclass]) {unsignedintoutCount =0;? ? ? ? Ivar *ivars = class_copyIvarList(c, &outCount);for(inti =0; i < outCount; i++) {? ? ? ? ? ? Ivar ivar = ivars[i];NSString*key = [NSStringstringWithUTF8String:ivar_getName(ivar)];// 如果有實現(xiàn)該方法再去調用if([selfrespondsToSelector:@selector(ignoredNames)]) {if([[selfignoredNames] containsObject:key])continue;? ? ? ? ? ? }idvalue = [aDecoder decodeObjectForKey:key];? ? ? ? ? ? [selfsetValue:value forKey:key];? ? ? ? }? ? ? ? free(ivars);? ? ? ? c = [c superclass];? ? }}- (void)encode:(NSCoder*)aCoder {// 一層層父類往上查找，對父類的屬性執(zhí)行歸解檔方法Class c =self.class;while(c &&c != [NSObjectclass]) {unsignedintoutCount =0;? ? ? ? Ivar *ivars = class_copyIvarList([selfclass], &outCount);for(inti =0; i < outCount; i++) {? ? ? ? ? ? Ivar ivar = ivars[i];NSString*key = [NSStringstringWithUTF8String:ivar_getName(ivar)];// 如果有實現(xiàn)該方法再去調用if([selfrespondsToSelector:@selector(ignoredNames)]) {if([[selfignoredNames] containsObject:key])continue;? ? ? ? ? ? }idvalue = [selfvalueForKeyPath:key];? ? ? ? ? ? [aCoder encodeObject:value forKey:key];? ? ? ? }? ? ? ? free(ivars);? ? ? ? c = [c superclass];? ? }}@end
上面分類使用方法：在需要歸解檔的對象中實現(xiàn)下面方法即可：
// 設置需要忽略的屬性- (NSArray*)ignoredNames {return@[@"bone"];}// 在系統(tǒng)方法內(nèi)來調用我們的方法- (instancetype)initWithCoder:(NSCoder*)aDecoder {if(self= [superinit]) {? ? ? ? [selfdecode:aDecoder];? ? }returnself;}- (void)encodeWithCoder:(NSCoder*)aCoder {? ? [selfencode:aCoder];}
這樣看來，我們每次又要寫同樣的代碼，我們可以將歸解檔兩個方法封裝為宏，在需要的地方一句宏搞定，如果有不需要歸解檔的屬性就實現(xiàn)ignoredNames 方法，具體可以看我的demo，這個也是MJExtension中那個一句宏就可以解決歸解檔的實現(xiàn)原理。
案例3：利用runtime 獲取所有屬性來進行字典轉模型
以往我們都是利用KVC進行字典轉模型，但是它還是有一定的局限性，例如：模型屬性和鍵值對對應不上會crash（雖然可以重寫setValue:forUndefinedKey:方法防止報錯），模型屬性是一個對象或者數(shù)組時不好處理等問題，所以無論是效率還是功能上，利用runtime進行字典轉模型都是比較好的選擇。
字典轉模型我們需要考慮三種特殊情況：
1.當字典的key和模型的屬性匹配不上
2.模型中嵌套模型（模型屬性是另外一個模型對象）
3.數(shù)組中裝著模型（模型的屬性是一個數(shù)組，數(shù)組中是一個個模型對象）
根據(jù)上面的三種特殊情況，我們一個個處理，先是字典的key和模型的屬性不對應的情況。
不對應有兩種，一種是字典的鍵值大于模型屬性數(shù)量，這時候我們不需要任何處理，因為runtime是先遍歷模型所有屬性，再去字典中根據(jù)屬性名找對應值進行賦值，多余的鍵值對也當然不會去看了；另外一種是模型屬性數(shù)量大于字典的鍵值對，這時候由于屬性沒有對應值會被賦值為nil，就會導致crash，我們只需加一個判斷即可，JSON數(shù)據(jù)和sample如下：
JSON數(shù)據(jù)
- (void)setDict:(NSDictionary*)dict {? ? Class c =self.class;while(c &&c != [NSObjectclass]) {unsignedintoutCount =0;? ? ? ? Ivar *ivars = class_copyIvarList(c, &outCount);for(inti =0; i < outCount; i++) {? ? ? ? ? ? Ivar ivar = ivars[i];NSString*key = [NSStringstringWithUTF8String:ivar_getName(ivar)];// 成員變量名轉為屬性名（去掉下劃線 _ ）key = [key substringFromIndex:1];// 取出字典的值idvalue = dict[key];// 如果模型屬性數(shù)量大于字典鍵值對數(shù)理，模型屬性會被賦值為nil而報錯if(value == nil)continue;// 將字典中的值設置到模型上[selfsetValue:value forKeyPath:key];? ? ? ? }? ? ? ? free(ivars);? ? ? ? c = [c superclass];? ? }}
第二種情況是模型的屬性是另外一個模型對象
JSON數(shù)據(jù)
這時候我們就需要利用runtime的ivar_getTypeEncoding 方法獲取模型對象類型，對該模型對象類型再進行字典轉模型，也就是進行遞歸，需要注意的是我們要排除系統(tǒng)的對象類型，例如NSString，下面的方法中我添加了一個類方法方便遞歸。
打印可以看到各屬性類型
#import"NSObject+JSONExtension.h"#import@implementationNSObject(JSONExtension)- (void)setDict:(NSDictionary*)dict {? ? Class c =self.class;while(c &&c != [NSObjectclass]) {unsignedintoutCount =0;? ? ? ? Ivar *ivars = class_copyIvarList(c, &outCount);for(inti =0; i < outCount; i++) {? ? ? ? ? ? Ivar ivar = ivars[i];NSString*key = [NSStringstringWithUTF8String:ivar_getName(ivar)];// 成員變量名轉為屬性名（去掉下劃線 _ ）key = [key substringFromIndex:1];// 取出字典的值idvalue = dict[key];// 如果模型屬性數(shù)量大于字典鍵值對數(shù)理，模型屬性會被賦值為nil而報錯if(value == nil)continue;// 獲得成員變量的類型NSString*type = [NSStringstringWithUTF8String:ivar_getTypeEncoding(ivar)];// 如果屬性是對象類型NSRangerange = [type rangeOfString:@"@"];if(range.location!=NSNotFound) {// 那么截取對象的名字（比如@"Dog"，截取為Dog）type = [type substringWithRange:NSMakeRange(2, type.length-3)];// 排除系統(tǒng)的對象類型if(![type hasPrefix:@"NS"]) {// 將對象名轉換為對象的類型，將新的對象字典轉模型（遞歸）Class class =NSClassFromString(type);? ? ? ? ? ? ? ? ? ? value = [class objectWithDict:value];? ? ? ? ? ? ? ? }? ? ? ? ? ? }// 將字典中的值設置到模型上[selfsetValue:value forKeyPath:key];? ? ? ? }? ? ? ? free(ivars);? ? ? ? c = [c superclass];? ? }}+ (instancetype )objectWithDict:(NSDictionary*)dict {NSObject*obj = [[selfalloc]init];? ? [obj setDict:dict];returnobj;}
第三種情況是模型的屬性是一個數(shù)組，數(shù)組中是一個個模型對象，例如下面的數(shù)據(jù)我就可以通過books[0].name獲取到C語言程序設計
JSON數(shù)據(jù)
我們既然能獲取到屬性類型，那就可以攔截到模型的那個數(shù)組屬性，進而對數(shù)組中每個模型遍歷并字典轉模型，但是我們不知道數(shù)組中的模型都是什么類型，我們可以聲明一個方法，該方法目的不是讓其調用，而是讓其實現(xiàn)并返回模型的類型。
這塊語言可能解釋不太清楚，可以參考我的demo，直接運行即可。
NSObject+JSONExtension.h
// 返回數(shù)組中都是什么類型的模型對象- (NSString*)arrayObjectClass ;
NSObject+JSONExtension.m
#import"NSObject+JSONExtension.h"
#import
@implementationNSObject(JSONExtension)
-?(void)setDict:(NSDictionary*)dict?{
Class?c?=self.class;
while(c?&&c?!=?[NSObjectclass])?{
unsignedintoutCount?=0;
Ivar?*ivars?=?class_copyIvarList(c,?&outCount);
for(inti?=0;?i?<?outCount;?i++)?{
Ivar?ivar?=?ivars[i];
NSString*key?=?[NSStringstringWithUTF8String:ivar_getName(ivar)];
//?成員變量名轉為屬性名（去掉下劃線?_?）
key?=?[key?substringFromIndex:1];
//?取出字典的值
idvalue?=?dict[key];
//?如果模型屬性數(shù)量大于字典鍵值對數(shù)理，模型屬性會被賦值為nil而報錯
if(value?==?nil)continue;
//?獲得成員變量的類型
NSString*type?=?[NSStringstringWithUTF8String:ivar_getTypeEncoding(ivar)];
//?如果屬性是對象類型
NSRangerange?=?[type?rangeOfString:@"@"];
if(range.location!=NSNotFound)?{
//?那么截取對象的名字（比如@"Dog"，截取為Dog）
type?=?[type?substringWithRange:NSMakeRange(2,?type.length-3)];
//?排除系統(tǒng)的對象類型
if(![type?hasPrefix:@"NS"])?{
//?將對象名轉換為對象的類型，將新的對象字典轉模型（遞歸）
Class?class?=NSClassFromString(type);
value?=?[class?objectWithDict:value];
}elseif([type?isEqualToString:@"NSArray"])?{
//?如果是數(shù)組類型，將數(shù)組中的每個模型進行字典轉模型，先創(chuàng)建一個臨時數(shù)組存放模型
NSArray*array?=?(NSArray*)value;
NSMutableArray*mArray?=?[NSMutableArrayarray];
//?獲取到每個模型的類型
idclass?;
if([selfrespondsToSelector:@selector(arrayObjectClass)])?{
NSString*classStr?=?[selfarrayObjectClass];
class?=NSClassFromString(classStr);
}
//?將數(shù)組中的所有模型進行字典轉模型
for(inti?=0;?i?<?array.count;?i++)?{
[mArray?addObject:[class?objectWithDict:value[i]]];
}
value?=?mArray;
}
}
//?將字典中的值設置到模型上
[selfsetValue:value?forKeyPath:key];
}
free(ivars);
c?=?[c?superclass];
}
}
+?(instancetype?)objectWithDict:(NSDictionary*)dict?{
NSObject*obj?=?[[selfalloc]init];
[obj?setDict:dict];
returnobj;
}
@end
