iOS-底層原理(18)-runtime-之API詳解+項目實踐

序言

本篇文章主要介紹runtime有關API及使用

一類

1.1 動態創建一個類（參數：父類，類名，額外的內存空間）

Class objc_allocateClassPair(Class superclass, const char *name, size_t extraBytes)

1.2 注冊一個類（要在類注冊之前添加成員變量）

void objc_registerClassPair(Class cls)

1.3 銷毀一個類

void objc_disposeClassPair(Class cls)

以上三個方法使用下面例子做講解

// 建一個命令行工程
#import <Foundation/Foundation.h>
#import <objc/runtime.h>

void run(id self, SEL _cmd) {
    NSLog(@"_____ %@ - %@", self, NSStringFromSelector(_cmd));
}

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        // insert code here...
        // 動態創建一個類
        Class newClass = objc_allocateClassPair([NSObject class], "CSDog", 0);
        // 添加屬性
        class_addIvar(newClass, "_age", 4, 1, @encode(int));
        class_addIvar(newClass, "_weight", 4, 1, @encode(int));
        // 添加方法
        class_addMethod(newClass, @selector(run), (IMP)run, "v@:");
        // 注冊類
        objc_registerClassPair(newClass);
        
        id dog = [[newClass alloc] init];
        [dog setValue:@10 forKey:@"_age"];
        [dog setValue:@20 forKey:@"_weight"];
        [dog run];

        NSLog(@"%@ %@", [dog valueForKey:@"_age"], [dog valueForKey:@"_weight"]);

        // 在不需要這個類時釋放
        objc_disposeClassPair(newClass);
    }
    return 0;
}

運行結果

image.png

1.4 獲取isa指向的Class

Class object_getClass(id obj)

1.5 設置isa指向的Class

Class object_setClass(id obj, Class cls)

1.6 判斷一個OC對象是否為Class

BOOL object_isClass(id obj)

上面三個方法以下面代碼做例子

@interface CSPersion : NSObject
- (void)run;
@end

@implementation CSPersion
- (void)run {
    NSLog(@"%s", __func__);
}
@end

@interface CSCar : NSObject
- (void)run;
@end

@implementation CSCar
- (void)run {
    NSLog(@"%s", __func__);
}
@end

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        // insert code here...
        
        CSPersion *persion = [[CSPersion alloc] init];
        [persion run];
        
        object_setClass(persion, [CSCar class]);
        [persion run];
        
        object_getClass([CSPersion class]);
        
        NSLog(@"%p %p", object_getClass([CSPersion class]), [CSPersion class]);
        
        NSLog(@"%d %d %d",
              object_isClass(persion),
              object_isClass([CSPersion class]),
              object_isClass(object_getClass([CSPersion class]))
              );
    }
    return 0;
}

運行結果如下

getClass.png

1.7 判斷一個Class是否為元類

BOOL class_isMetaClass(Class cls)

1.8 獲取父類

Class class_getSuperclass(Class cls)

二成員變量

公共使用類

@interface CSPersion : NSObject
@property (assign, nonatomic) int ID;
@property (assign, nonatomic) int weight;
@property (assign, nonatomic) int age;
@property (copy, nonatomic) NSString *name;
- (void)run;
@end

2.1 獲取一個實例變量信息

Ivar class_getInstanceVariable(Class cls, const char *name)

2.2 獲取成員變量的相關信息

const char *ivar_getName(Ivar v)
const char *ivar_getTypeEncoding(Ivar v)

2.1,2.2使用如下代碼做例子

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        // insert code here...
        
        // 1.獲取成員變量信息
        Ivar ageIvar = class_getInstanceVariable([CSPersion class], "_age");
        NSLog(@"%s %s",ivar_getName(ageIvar),ivar_getTypeEncoding(ageIvar));
    }
    return 0;
}

運行結果

ivar.png

2.3 設置和獲取成員變量的值

void object_setIvar(id obj, Ivar ivar, id value)
id object_getIvar(id obj, Ivar ivar)

代碼例子如下

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool { 
        // 2. 設置和獲取成員變量的值
        CSPersion *persion = [[CSPersion alloc] init];
        Ivar nameIvar = class_getInstanceVariable([CSPersion class], "_name");
        Ivar ageIvar = class_getInstanceVariable([CSPersion class], "_age");
        
        object_setIvar(persion, nameIvar, @"123");
        object_setIvar(persion, ageIvar, (__bridge id)(void *)10);
        NSLog(@"%@ %d", persion.name, persion.age);
    }
    return 0;
}

運行結果如下

setIvar.png

2.4 動態添加成員變量（已經注冊的類是不能動態添加成員變量的）

BOOL class_addIvar(Class cls, const char * name, size_t size, uint8_t alignment, const char * types)

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        // 動態創建一個類
        Class newClass = objc_allocateClassPair([NSObject class], "CSDog", 0);
        // 添加屬性
        class_addIvar(newClass, "_age", 4, 1, @encode(int));
        class_addIvar(newClass, "_weight", 4, 1, @encode(int));
        // 添加方法
        class_addMethod(newClass, @selector(run), (IMP)run, "v@:");
        // 注冊類
        objc_registerClassPair(newClass);
        
        id dog = [[newClass alloc] init];
        [dog setValue:@10 forKey:@"_age"];
        [dog setValue:@20 forKey:@"_weight"];
        [dog run];

        NSLog(@"%@ %@", [dog valueForKey:@"_age"], [dog valueForKey:@"_weight"]);
        
        // 在不需要這個類時釋放
        objc_disposeClassPair(newClass);
    }
    return 0;
}

運行結果如下

class_addIvar.png

2.5 拷貝實例變量列表（最后需要調用free釋放）

Ivar *class_copyIvarList(Class cls, unsigned int *outCount)

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        // 4.成員變量的數量
        unsigned int count;
        Ivar *ivars = class_copyIvarList([CSPersion class], &count);
        for (int i = 0; i < count; i++) {
            // 取出i位置的成員變量
            Ivar ivar = ivars[i];
            NSLog(@"%s %s", ivar_getName(ivar), ivar_getTypeEncoding(ivar));
        }
        free(ivars);
    }
    return 0;
}

運行結果如下

class_copyIvarList.png

三屬性

3.1 獲取一個屬性

objc_property_t class_getProperty(Class cls, const char *name)

3.2 拷貝屬性列表（最后需要調用free釋放）

objc_property_t *class_copyPropertyList(Class cls, unsigned int *outCount)

3.3 動態添加屬性

BOOL class_addProperty(Class cls, const char *name, const objc_property_attribute_t *attributes, unsigned int attributeCount)

3.4 動態替換屬性

void class_replaceProperty(Class cls, const char *name, const objc_property_attribute_t *attributes, unsigned int attributeCount)

3.5 獲取屬性的一些信息

const char *property_getName(objc_property_t property)
const char *property_getAttributes(objc_property_t property)

四方法

4.1 獲得一個實例方法、類方法

Method class_getInstanceMethod(Class cls, SEL name)
Method class_getClassMethod(Class cls, SEL name)

4.2 方法實現相關操作

IMP class_getMethodImplementation(Class cls, SEL name)
IMP method_setImplementation(Method m, IMP imp)
void method_exchangeImplementations(Method m1, Method m2)

4.3 拷貝方法列表（最后需要調用free釋放）

Method *class_copyMethodList(Class cls, unsigned int *outCount)

4.4 動態添加方法

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

4.5 動態替換方法

IMP class_replaceMethod(Class cls, SEL name, IMP imp, const char *types)

4.6 獲取方法的相關信息（帶有copy的需要調用free去釋放）

SEL method_getName(Method m)
IMP method_getImplementation(Method m)
const char *method_getTypeEncoding(Method m)
unsigned int method_getNumberOfArguments(Method m)
char *method_copyReturnType(Method m)
char *method_copyArgumentType(Method m, unsigned int index)

4.7 選擇器相關

const char *sel_getName(SEL sel)
SEL sel_registerName(const char *str)

4.8 用block作為方法實現

IMP imp_implementationWithBlock(id block)
id imp_getBlock(IMP anImp)
BOOL imp_removeBlock(IMP anImp)

五實踐

5.1 交換方法實現 `method_exchangeImplementations`

如果需要監聽所有按鈕的點擊事件

NS_CLASS_AVAILABLE_IOS(2_0) @interface UIButton : UIControl <NSCoding>

- (void)addTarget:(nullable id)target action:(SEL)action forControlEvents:(UIControlEvents)controlEvents;

- (void)sendAction:(SEL)action to:(nullable id)target forEvent:(nullable UIEvent *)event;

UIButton繼承自UIControl，并且添加點擊事件方法addTarget:action:forControlEvents最終是調用sendAction:to:forEvent方法，所以交換該方法即可。

1.定義UIControl的類擴展

#import "UIControl+Extension.h"
#import <objc/runtime.h>

@implementation UIControl (Extension)

+ (void)load {
    // hork:鉤子函數
    Method method1 = class_getInstanceMethod(self, @selector(sendAction:to:forEvent:));
    Method method2 = class_getInstanceMethod(self, @selector(cs_sendAction:to:forEvent:));
    method_exchangeImplementations(method1, method2);
}

- (void)cs_sendAction:(SEL)action to:(id)target forEvent:(UIEvent *)event {
    NSLog(@"%@-%@-%@", self, target, NSStringFromSelector(action));
    
    // 調用系統原理的實現
    [self cs_sendAction:action to:target forEvent:event];
    
    if ([self isKindOfClass:[UIButton class]]) {
        NSLog(@"攔截了所有按鈕的事件");
    }
}

@end

運行結果

image.png

5.2 防止數組插入空值

我們知道如果直接給數組插入空值會崩潰

NSString *obj = nil;

NSMutableArray *array = [NSMutableArray array];
[array addObject:@"jack"];
[array insertObject:obj atIndex:0];

NSLog(@"%@", array);

運行結果

image.png

如何可以避免類似崩潰發生？

交換數組方法的實現

#import "NSMutableArray+Extension.h"
#import <objc/runtime.h>

@implementation NSMutableArray (Extension)

+ (void)load {
    static dispatch_once_t onceToken;
    dispatch_once(&onceToken, ^{
        // 類簇：NSString、NSArray、NSDictionary，真實類型是其他類型
        Class cls = NSClassFromString(@"__NSArrayM");
        Method method1 = class_getInstanceMethod(cls, @selector(insertObject:atIndex:));
        Method method2 = class_getInstanceMethod(cls, @selector(cs_insertObject:atIndex:));
        method_exchangeImplementations(method1, method2);
    });
}

- (void)cs_insertObject:(id)anObject atIndex:(NSUInteger)index {
    if (anObject == nil) {
        return;
    }
    
    [self cs_insertObject:anObject atIndex:index];
}

@end

運行結果

image.png

結果正常運行，不會發生崩潰

5.3 防止字典中key為空

1.如果往一個可變字典中插入一個鍵值對，并且key為空，則會發生崩潰

NSString *obj = nil;

NSMutableDictionary *dict = [NSMutableDictionary dictionary];
dict[@"name"] = @"jack";
dict[obj] = @"rose";
dict[@"age"] = obj;

NSLog(@"%@", dict);

運行結果

image.png

如果避免類似事情發生?

給NSMutableDictionary添加類擴展，并交換方法實現

#import "NSMutableDictionary+Extension.h"
#import <objc/runtime.h>

@implementation NSMutableDictionary (Extension)

+ (void)load {
    static dispatch_once_t onceToken;
    dispatch_once(&onceToken, ^{
        Class cls = NSClassFromString(@"__NSDictionaryM");
        Method method1 = class_getInstanceMethod(cls, @selector(setObject:forKeyedSubscript:));
        Method method2 = class_getInstanceMethod(cls, @selector(cs_setObject:forKeyedSubscript:));
        method_exchangeImplementations(method1, method2);

        Class cls2 = NSClassFromString(@"__NSDictionaryI");
        Method method3 = class_getInstanceMethod(cls2, @selector(objectForKeyedSubscript:));
        Method method4 = class_getInstanceMethod(cls2, @selector(cs_objectForKeyedSubscript:));
        method_exchangeImplementations(method3, method4);
    });
}

- (void)cs_setObject:(id)obj forKeyedSubscript:(id<NSCopying>)key {
    if (!key) {
        return;
    }

    [self cs_setObject:obj forKeyedSubscript:key];
}

- (id)cs_objectForKeyedSubscript:(id)key {
    if (!key) {
        return nil;
    }

    return [self cs_objectForKeyedSubscript:key];
}

@end

運行結果

image.png

正常運行，不會發生崩潰

本文主要參考MJ老師的課件，非常感謝MJ老師，并且自己附帶相應的例子。

項目連接地址-runtime_API
項目連接地址-runtime_exchangeMethod

最后編輯于：2019.03.10 22:15:15

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序言

一類

1.1 動態創建一個類（參數：父類，類名，額外的內存空間）

1.2 注冊一個類（要在類注冊之前添加成員變量）

1.3 銷毀一個類

1.4 獲取isa指向的Class

1.5 設置isa指向的Class

1.6 判斷一個OC對象是否為Class

1.7 判斷一個Class是否為元類

1.8 獲取父類

二成員變量

2.1 獲取一個實例變量信息

2.2 獲取成員變量的相關信息

2.3 設置和獲取成員變量的值

2.4 動態添加成員變量（已經注冊的類是不能動態添加成員變量的）

2.5 拷貝實例變量列表（最后需要調用free釋放）

三屬性

3.1 獲取一個屬性

3.2 拷貝屬性列表（最后需要調用free釋放）

3.3 動態添加屬性

3.4 動態替換屬性

3.5 獲取屬性的一些信息

四方法

4.1 獲得一個實例方法、類方法

4.2 方法實現相關操作

4.3 拷貝方法列表（最后需要調用free釋放）

4.4 動態添加方法

4.5 動態替換方法

4.6 獲取方法的相關信息（帶有copy的需要調用free去釋放）

4.7 選擇器相關

4.8 用block作為方法實現

五實踐

5.1 交換方法實現 `method_exchangeImplementations`

5.2 防止數組插入空值

5.3 防止字典中key為空

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一 類

1.1 動態創建一個類（參數：父類，類名，額外的內存空間）

1.2 注冊一個類（要在類注冊之前添加成員變量）

1.3 銷毀一個類

1.4 獲取isa指向的Class

1.5 設置isa指向的Class

1.6 判斷一個OC對象是否為Class

1.7 判斷一個Class是否為元類

1.8 獲取父類

二 成員變量

2.1 獲取一個實例變量信息

2.2 獲取成員變量的相關信息

2.3 設置和獲取成員變量的值

2.4 動態添加成員變量（已經注冊的類是不能動態添加成員變量的）

2.5 拷貝實例變量列表（最后需要調用free釋放）

三 屬性

3.1 獲取一個屬性

3.2 拷貝屬性列表（最后需要調用free釋放）

3.3 動態添加屬性

3.4 動態替換屬性

3.5 獲取屬性的一些信息

四 方法

4.1 獲得一個實例方法、類方法

4.2 方法實現相關操作

4.3 拷貝方法列表（最后需要調用free釋放）

4.4 動態添加方法

4.5 動態替換方法

4.6 獲取方法的相關信息（帶有copy的需要調用free去釋放）

4.7 選擇器相關

4.8 用block作為方法實現

五 實踐

5.1 交換方法實現 method_exchangeImplementations

5.2 防止數組插入空值

5.3 防止字典中key為空

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四方法

五實踐

5.1 交換方法實現 `method_exchangeImplementations`