Runtime 应用

Runtime介绍

Runtime，即运行时。是C语言和汇编实现的底层库。

Objective-C语言实是在Runtime的基础上才具有了动态特性（动态类型、动态绑定、动态加载）。Objective-C是类C语言，而C语言是静态语言。

Runtime应用

（1）发送消息(Messaging)

消息发送（Messaging）是 Runtime 通过 selector 快速查找 IMP 的过程。有了函数指针就可以执行对应的方法实现。

使用Objective-C发送消息：

Cat *c = [[Cat alloc] init];
[c eat];

使用Runtime发送消息：

//相当于Class catClass =  [Cat class];
Class catClass = objc_getClass("Cat");
        
//Cat *cat = [catClass alloc];
Cat *cat = ((id (*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend)((id)catClass, sel_registerName("alloc"));
//[cat init];
((id (*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend)((id)cat, sel_registerName("init"));
//[cat eat];
((id (*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend)((id)cat, sel_registerName("eat"));

两种用法的打印结果：
9B5C1C3D-D41A-4884-8454-46EE7E25C759.png

（2）消息转发(Message Forwarding)

消息转发（Message Forwarding）是在消息发送时，查找 IMP 失败后执行一系列转发流程的慢速通道。如果不作转发处理，则会打日志和抛出异常。
具体流程如下：
（下列代码转至：https://www.jianshu.com/p/07b6c4a40a90）

//第一步：如果消息接收者没有找到对应方法，调用此方法
//可在这里添加一个新的方法
+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel {
    return YES;
}

//第二步， 如果第一步的返回NO或者直接返回了YES而没有添加方法，该方法被调用
//在这里，可以指定一个可以返回一个可以响应该方法的对象， 注意如果返回self就会死循环
- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector {
    return nil;
}

//第三步， 如果forwardingTargetForSelector:返回了nil，则该方法会被调用，系统会询问我们要一个合法的『类型编码(Type Encoding)』
//若返回 nil，则不会进入下一步，而是无法处理消息
- (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector {
    return [NSMethodSignature signatureWithObjCTypes:"v@:"];
}

// 当实现了此方法后，-doesNotRecognizeSelector: 将不会被调用
// 在这里进行消息转发
- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation {
    // 在这里可以改变方法选择器
    [anInvocation setSelector:@selector(unknown)];
    // 改变方法选择器后，需要指定消息的接收者
    [anInvocation invokeWithTarget:self];
}

- (void)unknown {
    NSLog(@"unkown method.......");
}

// 如果没有实现消息转发 forwardInvocation  则调用此方法
- (void)doesNotRecognizeSelector:(SEL)aSelector {
    NSLog(@"unresolved method ：%@", NSStringFromSelector(aSelector));
}

（3）动态添加方法

利用消息转发我们可以动态添加方法。
使用场景：如果一个对象的方法太多，加载到内存的时候比较耗费资源。可以动态加载方法。

//main.m

Cat *cat = [[Cat alloc] init];
[cat eat];
[cat swim]; //swim方法只声明，未实现

//Cat.m
void swim(id self, SEL _cmd){
    NSLog(@"猫会游泳了。");
}

//当对象调用未实现的方法时调用
+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel{
    if(sel == NSSelectorFromString(@"swim")){
        class_addMethod(self, @selector(swim), swim, "v@:");
        return YES;
    }
    return [super resolveInstanceMethod:sel];
}

注：v@: 『类型编码(Type Encoding)』
打印结果：

C62846BC-13E8-45AA-8744-FCDEBCC52131.png

（4）交换方法(Method Swizzling)

Runtime 提供了以下方法供使用：

  • class_replaceMethod 替换类方法的定义
  • method_exchangeImplementations 交换两个方法的实现
  • method_setImplementation 设置一个方法的实现
    使用场景：加载一张图片直接用[UIImage imageNamed:@"image"]，无法知道是否加载成功了。给系统的imageNamed添加额外功能（是否加载图片成功）。
//main.m 
UIImage *image = [UIImage imageNamed:@"123"];

//UIImage+Swizzling.m
+ (void)load {
    // 1.获取 imageNamed方法地址
    Method imageNamedMethod = class_getClassMethod(self, @selector(imageNamed:));
    // 2.获取 wy_imageNamed方法地址
    Method wy_imageNamedMethod = class_getClassMethod(self, @selector(wy_imageNamed:));
    
    //3.交换方法地址
    method_exchangeImplementations(imageNamedMethod, wy_imageNamedMethod);
}

/**
 注意：下面不会有死循环
 */
+ (UIImage *)wy_imageNamed:(NSString *)name {
    UIImage *image = [UIImage wy_imageNamed:name];
    if (image) {
        NSLog(@"加载成功");
    } else {
        NSLog(@"加载失败");
    }
    return image;
}

打印结果：
3C31DA61-F11F-4A0B-A926-5239627F1CA6.png

（5）动态关联（添加属性）

使用场景：准备给系统的类添加一个属性才能满足需求时，可以使用runtime动态添加属性方法。

//main.m 
//NSObject动态添加属性name
NSObject *objc = [[NSObject alloc] init];
objc.name = @"YOUNG";
NSLog(@"%@",objc.name);

//NSObject+Ext.m
- (NSString *)name
{
    return objc_getAssociatedObject(self, @“name”);
}

- (void)setName:(NSString *)name
{
    objc_setAssociatedObject(self, @“name”, name, OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC);
}

（6）实现字典转模型的自动转换

使用场景：在使用网络获取数据时，我们希望直接把获取的JSON数据封装为对象，而不是一个一个去给对象属性赋值。可以使用Runtime实现。比较常见的MJExtension和YYModel库正是通过Runtime实现的。

以下是字典转模型的简单实现（更多请参考MJExtension或YYModel）：

  1. 字典key和模型属性一对一，或模型属性多余字典键值数
+ (instancetype)wy_modelWithDict:(NSDictionary *)dictionary {
    //1.创建对象
    id obj = [[self alloc] init];
    
    //2.给说有成员变量赋值
    unsigned int count = 0;
    Ivar *ivarList = class_copyIvarList(self, &count);
    for (NSInteger i = 0; i < count; i++) {
        //获取成员变量
        Ivar ivar = ivarList[i];
        
        NSString *ivarName = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getName(ivar)];
        NSString *key = [ivarName substringFromIndex:1]; //去掉成员变量名的前缀"_"
        
        id value = dictionary[key];
        if (value) {
            [obj setValue:value forKey:key];
        }
    }
    
    return obj;
}
  1. 模型嵌套模型
+ (instancetype)wy_modelWithDict2:(NSDictionary *)dictionary {
    //1.创建对象
    id obj = [[self alloc] init];
    
    //2.给说有成员变量赋值
    unsigned int count = 0;
    Ivar *ivarList = class_copyIvarList(self, &count);
    for (NSInteger i = 0; i < count; i++) {
        //获取成员变量
        Ivar ivar = ivarList[i];
        
        NSString *ivarName = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getName(ivar)];
        NSString *key = [ivarName substringFromIndex:1]; //去掉成员变量名的前缀"_"
        NSString *ivarType = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getTypeEncoding(ivar)];
        //此做法不严谨。如果是对象属性没问题；如果是进本数据类型或block或不行
        ivarType = [ivarType substringWithRange:NSMakeRange(2, ivarType.length - 3)];
        
        id value = dictionary[key];
        if ([value isKindOfClass:[NSDictionary class]] && ![ivarType hasPrefix:@"NS"]) {
            Class modelCls = NSClassFromString(ivarType);
            
            if (modelCls) {
                value = [modelCls wy_modelWithDict2:value];
            }
        }
        if (value) {
            [obj setValue:value forKey:key];
        }
    }
    
    return obj;
}
  1. 模型嵌套数组（数组中是模型）
+ (instancetype)wy_modelWithDict3:(NSDictionary *)dictionary {
    //1.创建对象
    id obj = [[self alloc] init];
    
    //2.给说有成员变量赋值
    unsigned int count = 0;
    Ivar *ivarList = class_copyIvarList(self, &count);
    for (NSInteger i = 0; i < count; i++) {
        //获取成员变量
        Ivar ivar = ivarList[i];
        
        NSString *ivarName = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getName(ivar)];
        NSString *key = [ivarName substringFromIndex:1]; //去掉成员变量名的前缀"_"
        
        id value = dictionary[key];
        if ([value isKindOfClass:[NSArray class]]) {
            // modelContainerClass返回格式：@{@"data" : [GSClass class]}
            if ([self respondsToSelector:@selector(modelContainerClass)]) {
                id idSelf = self;
                
                Class modelCls = [idSelf modelContainerClass][key];
                NSMutableArray *array = [NSMutableArray array];
                for (NSDictionary *dic in value) {
                    id model = [modelCls wy_modelWithDict3:dic];
                    [array addObject:model];
                }
                
                value = array;
            }
        }
        
        if (value) {
            [obj setValue:value forKey:key];
        }
    }
    
    return obj;
}

（7）实现 NSCoding 的自动归档和解档

使用场景：如果一个模型有许多个属性，而我们需要对它进行模型数据持久化，就需要对每个属性都实现一遍encodeObject 和 decodeObjectForKey方法，非常麻烦。

一般做法：

- (instancetype)initWithCoder:(NSCoder *)aDecoder {
    if (self = [super init]) {
        self.name = [aDecoder decodeObjectForKey:@"name"];
        self.hobby = [aDecoder decodeObjectForKey:@"hobby"];
        self.age = [aDecoder decodeIntegerForKey:@"age"];
    }
    return self;
}

- (void)encodeWithCoder:(NSCoder *)aCoder {
    [aCoder encodeObject:_name forKey:@"name"];
    [aCoder encodeObject:_hobby forKey:@"hobby"];
    [aCoder encodeInteger:_age forKey:@"age"];
}

Runtime实现

- (instancetype)initWithCoder:(NSCoder *)aDecoder {
    if (self = [super init]) {
        unsigned int count = 0;
        Ivar *ivarList = class_copyIvarList([self class], &count);
        
        for (NSInteger i = 0; i < count; i++) {
            Ivar ivar = ivarList[i];
            
            NSString *key = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getName(ivar)];
            //这里需要区别不是Object的情况
            id value = [aDecoder decodeObjectForKey:key];
            [self setValue:value forKey:key];
        }
        free(ivarList);
    }
    return self;
}

- (void)encodeWithCoder:(NSCoder *)aCoder {
    unsigned int count = 0;
    Ivar *ivarList = class_copyIvarList([self class], &count);
    
    for (NSInteger i = 0; i < count; i++) {
        Ivar ivar = ivarList[i];
        
        NSString *key = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getName(ivar)];
        //这里需要区别不是Object的情况
        id value = [self valueForKey:key];
        [aCoder encodeObject:value forKey:key];
    }
    free(ivarList);
}

一些Runtime相关类库：

  • Aspects（AOP必备，“取缔” baseVC，无侵入埋点）
  • MJExtension（JSON 转 model，一行代码实现 NSCoding 协议的自动归档和解档）
  • JSPatch（动态下发 JS 进行热修复）
  • NullSafe（防止因发 unrecognised messages 给 NSNull 导致的崩溃）
  • UITableView-FDTemplateLayoutCell（自动计算并缓存 table view 的 cell 高度）
  • UINavigationController+FDFullscreenPopGesture（全屏滑动返回）
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