Runtime简介
Runtime简称运行时,是一套比较底层的纯C语言的API, 作为OC的核心,运行时是一种面向对象的编程语言的运行环境,其中最主要的是消息机制,Objective-C 就是基于运行时的。
所谓运行时,是指尽可能地把决定从编译期推迟到运行期,就是尽可能地做到动态.只是在运行的时候才会去确定对象的类型和方法的.因此利用Runtime机制可以在程序运行时动态地修改类和对象中的所有属性和方法。
对于C语言,函数的调用在编译的时候会决定调用哪个函数。对于OC的函数,属于动态调用过程,在编译的时候并不能决定真正调用哪个函数,只有在真正运行的时候才会根据函数的名称找到对应的函数来调用。
相关函数
对对象进行操作的方法一般以`object_`开头
对类进行操作的方法一般以`class_`开头
对类或对象的方法进行操作的方法一般以`method_`开头
对成员变量进行操作的方法一般以`ivar_`开头
对属性进行操作的方法一般以`property_`开头开头
对协议进行操作的方法一般以`protocol_`开头
根据以上的函数的前缀 可以大致了解到层级关系。对于以objc_
开头的方法,则是runtime`最终的管家,可以获取内存中类的加载信息,类的列表,关联对象和关联属性等操作。
消息的传递过程是怎样的?
我们知道Object-C是动态语言,在编译的时候并不能决定真正调用哪个函数,只有在真正运行的时候才会根据函数的名称找到对应的函数来调用。而让OC具有如此动态性和灵活性的基础就是Runtime。对象方法调用的本质就是对象消息发送的过程,使用的就是Runtime的消息机制,既运行时找到Selector方法实现的过程。
该过程大概分为两个阶段:
【阶段一】按照对象模型寻找Selector的实现阶段。
1、首先检查这个selector是不是要忽略。比如Mac OS X开发,有了垃圾回收就不会理会retain,release这些函数。
2、检测这个selector的target是不是nil,OC允许我们对一个nil对象执行任何方法不会Crash,因为运行时会被忽略掉。
3、如果上面两步都通过了,就开始查找这个类的实现IMP,先从cache里查找,如果找到了就运行对应的函数去执行相应的代码。
4、如果cache中没有找到就找类的方法列表中是否有对应的方法。
如果类的方法列表中找不到就到父类的方法列表中查找,一直找到NSObject类为止。
如果还是没找到就要开始进入动态方法解析和消息转发。
【阶段二】消息转发阶段。
步骤一:当根据selector在对象模型中没有找到对应的method方法时,这时Runtime就回调用第一个救命稻草,进行消息的动态解析:resolvelnstanceMethod:
这个方法,在该方法中你可以为一个类添加一个方法,并返回YES。
步骤二:如果第一个稻草没有抓住,即resolvelnstanceMethod
没有实现,返回No,就会执行第二颗稻草forwardingTargetForSelector:
进行消息接收者的重定向。
相当于告诉系统该selector应该由哪个对象来处理,转发对象是谁,如果我们指定了一个转发目标的话,系统会把这条消息转发给该目标,同时会结束当前的消息转发流程。
步骤二:如果在forwardingTargetForSelector:
中仍然没有给它返回一个转发目标的情况下,系统会最后一次处理进行消息的重定向,执行methodSignatureForSelector:
,此时 有两种结果:
1:如果返回了一个方法签名的话就会执行forwardlnvocation:如果forwardlInvocation:能够处理这条消息的话,消息转发流程就结束了。
2:如果methodSignatureForSelector:返回的是ni,或者forwardlinvocation:没有办法处理这条消息被标记为消息无法处理,一种常见的崩溃就是未识别选择器,就是走到消息转发最后一步所产生的一个打印结果。
Runtime具体应用场景
发送消息,也就是消息转发,动态的给某个类添加一些方法。
拦截系统自带的方法调用(Method Swizzling黑魔法)
利用关联对象给分类增加属性
实现字典的模型和自动转换
发送消息
// 创建Dog对象
Dog *dog = [[Dog alloc] init];
// 调用对象方法
[dog run];
// 调用对象本质:让对象发送消息
objc_msgSend(dog, @selector(run));
//(2).调用类方法方式:
//有两种
// 第一种通过类名调用
[Dog run];
// 第二种通过类对象调用
[[Dog class] run];
// 用类名调用类方法,底层会自动把类名转换成类对象调用
// 调用类方法本质:让类对象发送消息
objc_msgSend([Dog class], @selector(run));
// 当一个对象调用未实现的方法,会调用这个方法处理,并且会把对应的方法列表传过来.
// 刚好可以用来判断,未实现的方法是不是我们想要动态添加的方法
+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel
{
if (sel == @selector(eat)) {
// 动态添加eat方法
// 第一个参数:给哪个类添加方法
// 第二个参数:添加方法的方法编号
// 第三个参数:添加方法的函数实现(函数地址)
// 第四个参数:函数的类型,(返回值+参数类型) v:void @:对象->self :表示SEL->_cmd
class_addMethod(self, @selector(eat), eat, "v@:");
}
return [super resolveInstanceMethod:sel];
}
@end
Method Swizzling
我们常用Method Swizzling来将系统的方法换为我们自定义的方法,给系统方法添加一些需要的功能,来实现某些需求。例如:
- 统计每个ViewController展示给用户的次数,可以通过
Method Swizzling
替换ViewDidAppear
初始方法。 - 更换全局UILabel默认字体,可以通过Method Swizzling替换UILabel初始方法来修改等。
- 拦截系统侧滑返回实现全屏返回手势等;
实现给分类增加属性
开发中常需要在不改变某个类的前提下为其添加一个新的属性,尤其是为系统的类添加新的属性,这个时候就可以利用Runtime的关联对象(Associated Objects)来为分类添加新的属性了。
比如为UIImage类添加一个downLoadURL
的属性。
#import <UIKit/UIKit.h>
@interface UIImage (downLoadURL)
@property (nonatomic, strong) NSString *downLoadURL;
@end
#import "UIImage+downLoadURL.h"
#import <objc/runtime.h>
@implementation UIImage (downLoadURL)
-(void)setDownLoadURL:(NSString *)downLoadURL{
objc_setAssociatedObject(self, @selector(downLoadURL), downLoadURL, OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC);
}
-(NSString *)downLoadURL{
return objc_getAssociatedObject(self, @selector(downLoadURL));
}
@end
有名的第三方库LTNavigationBar在实现滑动界面时导航栏显隐功能时也使用了Associated Objects,为UINavigation类添加了一个UIView类的属性overlay,使功能实现起来更加简便。大家可以阅读一下源码。
动态的获取模型属性和模型属性类型
优秀的JSON转模型第三方库JSONModel、YYModel等都利用runtime对属性进行获取,赋值等操作,要比KVC进行模型转换更加强大,更有效率。
阅读YYModel的源码可以看出,YY大神对NSObject的内容进行了又一次封装,添加了许多描述内容。其中YYClassInfo是对Class进行了再次封装,而YYClassIvarInfo、YYClassMethodInfo、YYClPropertyInfo分别是对Class的Ivar、Method和property进行了封装和描述。在提取Class的相关信息时都运用了Runtime。
源码中提取Class的Ivar的相关代码
unsigned int ivarCount = 0;
Ivar *ivars = class_copyIvarList(cls, &ivarCount);
if (ivars) {
NSMutableDictionary *ivarInfos = [NSMutableDictionary new];
_ivarInfos = ivarInfos;
for (unsigned int i = 0; i < ivarCount; i++) {
YYClassIvarInfo *info = [[YYClassIvarInfo alloc] initWithIvar:ivars[i]];
if (info.name) ivarInfos[info.name] = info;
}
free(ivars);
}
为了方便大家更好的理解字典转模型,我粗略的写了一个极简陋版的转模型方案供大家理解其思路,更优秀完美的思路建议大家阅读优秀第三方框架的源码。
@interface NSObject (ZCModel)
+(instancetype) setModelWithDict:(NSDictionary*)dict;
@end
@implementation NSObject (ZCModel)
+(instancetype) setModelWithDict:(NSDictionary*)dict{
Class cls = [self class];
id Model = [[self alloc]init];
unsigned int count;
//提取Class的property列表
objc_property_t *property_t = class_copyPropertyList(cls, &count);
//遍历列表,对每个property分别处理
for (int i =0; i< count; i++) {
objc_property_t property = property_t[i];
NSString *key = [NSString stringWithUTF8String:property_getName(property)];
id value = dict[key];
if (!value) continue;
//提取property的attribute信息
NSString *attribure = [NSString stringWithUTF8String:property_getAttributes(property)];
//从attribute信息中提取其class的信息
if ([attribure hasPrefix:@"T@"]) {
NSRange range = [attribure rangeOfString:@"\","];
NSString *typeString = [attribure substringWithRange:NSMakeRange(3, range.location - 3)];
NSLog(@"the property class is %@",typeString);
//对非NS开头的class处理为嵌套的model,对model进行递归,转为模型
if (![typeString hasPrefix:@"NS"]) {
Class modelClass = NSClassFromString(typeString);
value = [modelClass setModelWithDict:value];
}
}
//将字典中的值设置给模型
[Model setValue:value forKeyPath:key];
}
free(property_t);
return Model;
}
@end
实现Pop全屏手势
添加全屏Pop手势我能够想到的有两种思路:
- 自己在push出来的View中添加
UIPanGestureRecognizer
手势。监听手势滑动,随着手势滑动,逐渐退出控制器的View,但是这种方式实现起来感觉较为麻烦。 - 利用运行时机制,获取系统的Pop手势的
target
和action
,创建自己的手势,同时给自己创建的手势添加监听事件的时候使用上面获得的target
和action
即可。下面就以第二种方式来实现:
因为系统UIPanGestureRecognizer
手势中没有暴露出这个target
和action
,所以我们可以通过利用运行时机制来获取遍历:
首先我们自定义一个继承自 UINavigationController
的类,在该类中进行操作:
- (void)viewDidLoad {
[super viewDidLoad];
//获取系统滑动手势
UIGestureRecognizer * systemGes =self.interactivePopGestureRecognizer;
//获取系统手势所添加的View
UIView * vc=systemGes.view;
unsigned int count= 0;
//class_copyIvarList:把成员属性列表复制一份出来
Ivar * ivarList= class_copyIvarList([UIGestureRecognizer class], &count);
for (int i=0; i<count; i++) {
// 获取成员属性
Ivar ivar=ivarList[I];
//ivar_getName:获取成员名
NSString * propertyName=[NSString stringWithUTF8String:ivar_getName(ivar)];
//ivar_getTypeEncoding:获取成类型
NSString * propertyType=[NSString stringWithUTF8String:ivar_getTypeEncoding(ivar)];
NSLog(@"%@====%@",propertyName,propertyType);
}
}
打印结果:
_targets====@"NSMutableArray"
_delayedTouches====@"NSMutableArray"
_delayedPresses====@"NSMutableArray"
_view====@"UIView"
_lastTouchTimestamp====d
_state====q
_allowedTouchTypes====q
_initialTouchType====q
_internalActiveTouches====@"NSMutableSet"
_forceClassifier====@"_UIForceLevelClassifier"
_requiredPreviewForceState====q
_touchForceObservable====@"_UITouchForceObservable"
"NSObservation"
_forceTargets====@"NSMutableArray"
_forcePressCount====Q
_beganObservable====@"NSObservationSource"
_failureRequirements====@"NSMutableSet"
_failureDependents====@"NSMutableSet"
_delegate====@"<UIGestureRecognizerDelegate>"
_allowedPressTypes====@"NSArray"
_gestureEnvironment====@"UIGestureEnvironment"
好了,重点来了,我们可以看到第一个属性名是_targets
,类型是NSMutableArray
,我们来打印下看看这个_targets
是个什么鬼
NSMutableArray * array=[systemGes valueForKeyPath:@"_targets"];
NSLog(@"%@",array);
打印结果:
(
"(action=handleNavigationTransition:, target=<_UINavigationInteractiveTransition 0x7ff9f3500da0>)"
)
可以看到这个数组里面只有这一项,并且终于看到了我们想要的action
和target
,这就好办了,只要我们拿到这两个鬼,然后添加到我们自己创建的手势上就大功告成了。
- (void)viewDidLoad {
[super viewDidLoad];
//获取系统滑动手势
UIGestureRecognizer * systemGes =self.interactivePopGestureRecognizer;
//获取系统手势所添加的View
UIView * vc=systemGes.view;
unsigned int count= 0;
//class_copyIvarList:把成员属性列表复制一份出来
Ivar * ivarList= class_copyIvarList([UIGestureRecognizer class], &count);
NSMutableArray * array=[systemGes valueForKeyPath:@"_targets"];
//取出_targets对象。
id targetObjct= array[0];
//取出target
id target = [targetObjct valueForKeyPath:@"target"];
//获取action
SEL action = NSSelectorFromString(@"handleNavigationTransition:");
//创建属于我们自己的手势
UIPanGestureRecognizer * ges=[[UIPanGestureRecognizer alloc]initWithTarget:target action:action];
[vc addGestureRecognizer:ges];
}
字典转模型
字典转模型KVC实现
KVC:遍历字典中所有key,去模型中查找有没有对应的属性。这个是要求字典中的Key,必须要在模型里能找到相应的值,如果找不到就会报错。基本原理如下:
// KVC原理:遍历字典中所有key,去模型中查找有没有对应的属性
[dict enumerateKeysAndObjectsUsingBlock:^(id _Nonnull key, id _Nonnull value, BOOL * _Nonnull stop) {
// 去模型中查找有没有对应属性 KVC
// key:source value:baidu
// [item setValue:@"baidu" forKey:@"source"]
[item setValue:value forKey:key];
}];
但是,在实际开发中,从字典中取值,不一定要全部取出来。因此,我们可以通过重写KVC
中的forUndefinedKey
这个方法,就不会进行报错处理。
// 解决KVC报错
- (void)setValue:(id)value forUndefinedKey:(NSString *)key
{
//如果字典中的key是 id 我们就将 id对应的值赋值给 ID ,相当于做了一个转换
if ([key isEqualToString:@"id"]) {
_ID = [value integerValue];
}
// key:没有找到key value:没有找到key对应的值
NSLog(@"%@ %@",key,value);
}
字典转模型Runtime实现
KVC是通过遍历字典中所有key,去模型中查找有没有对应的属性。而Runtime的思路是通过遍历模型的值,从字典中取值。是不是与KVC反过来了。
+ (instancetype)modelWithDict:(NSDictionary *)dict
{
id objc = [[self alloc] init];
// count:成员变量个数
unsigned int count = 0;
// 获取成员变量数组
Ivar *ivarList = class_copyIvarList(self, &count);
// 遍历所有成员变量
for (int i = 0; i < count; i++) {
// 获取成员变量
Ivar ivar = ivarList[I];
// 获取成员变量名字
NSString *ivarName = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getName(ivar)];
// 获取成员变量类型
NSString *ivarType = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getTypeEncoding(ivar)];
// @\"User\" -> User
ivarType = [ivarType stringByReplacingOccurrencesOfString:@"\"" withString:@""];
ivarType = [ivarType stringByReplacingOccurrencesOfString:@"@" withString:@""];
// 获取key
NSString *key = [ivarName substringFromIndex:1];
// 去字典中查找对应value
// key:user value:NSDictionary
id value = dict[key];
// 二级转换:判断下value是否是字典,如果是,字典转换层对应的模型
// 并且是自定义对象才需要转换
if ([value isKindOfClass:[NSDictionary class]] && ![ivarType hasPrefix:@"NS"]) {
// 字典转换成模型 userDict => User模型
// 转换成哪个模型
// 获取类
Class modelClass = NSClassFromString(ivarType);
value = [modelClass modelWithDict:value];
}
// 给模型中属性赋值
if (value) {
[objc setValue:value forKey:key];
}
}
return objc;
}
交换方法
交换方法实现的需求场景:自己创建了一个功能性的方法,在项目中多次被引用,当项目的需求发生改变时,要使用另一种功能来代替这个功能,但是最好是不改变旧的项目。
可以在类的分类中,再写一个新的方法(是符合新的需求的),然后交换两个方法的实现。这样,在不改变项目的代码,而只是增加了新的代码 的情况下,就完成了项目的改进。
交换两个方法的实现一般写在类的load方法里面,因为load方法会在程序运行前加载一次,而initialize方法会在类或者子类在 第一次使用的时候调用,当有分类的时候会调用多次。
比如:给imageNamed方法提供功能,每次加载图片就判断下图片是否加载成功。
@implementation UIImage (Image)
// 加载分类到内存的时候调用
+ (void)load
{
// 获取imageWithName方法地址
Method imageWithName = class_getClassMethod(self, @selector(imageWithName:));
// 获取imageNamed方法地址
Method imageName = class_getClassMethod(self, @selector(imageNamed:));
// 交换方法地址,相当于交换实现方式
method_exchangeImplementations(imageWithName, imageName);
}
// 既能加载图片又能打印错误信息
+ (instancetype)imageWithName:(NSString *)name
{
// 这里调用imageWithName,相当于调用imageName
UIImage *image = [self imageWithName:name];
if (image == nil) {
NSLog(@"加载空的图片");
}
return image;
}
@end
补充
字典转模型的第一步是要先有一个模型对象,而模型属性通常需要跟字典中的key一一对应
问题:一个一个的生成模型属性,很慢?
需求:能不能自动根据一个字典,生成对应的属性。
解决:提供一个分类,专门根据字典生成对应的属性字符串
#import <Foundation/Foundation.h>
@interface NSObject (Property)
+ (void)createPropertyCodeWithDict:(NSDictionary *)dict;
@end
#import "NSObject+Property.h"
@implementation NSObject (Property)
+ (void)createPropertyCodeWithDict:(NSDictionary *)dict
{
NSMutableString *strM = [NSMutableString string];
// 遍历字典
[dict enumerateKeysAndObjectsUsingBlock:^(id _Nonnull propertyName, id _Nonnull value, BOOL * _Nonnull stop) {
// NSLog(@"%@ %@",propertyName,[value class]);
NSString *code;
if ([value isKindOfClass:NSClassFromString(@"__NSCFString")]) {
code = [NSString stringWithFormat:@"@property (nonatomic, strong) NSString *%@;",propertyName]
;
}else if ([value isKindOfClass:NSClassFromString(@"__NSCFNumber")]){
code = [NSString stringWithFormat:@"@property (nonatomic, assign) int %@;",propertyName]
;
}else if ([value isKindOfClass:NSClassFromString(@"__NSCFArray")]){
code = [NSString stringWithFormat:@"@property (nonatomic, strong) NSArray *%@;",propertyName]
;
}else if ([value isKindOfClass:NSClassFromString(@"__NSCFDictionary")]){
code = [NSString stringWithFormat:@"@property (nonatomic, strong) NSDictionary *%@;",propertyName]
;
}else if ([value isKindOfClass:NSClassFromString(@"__NSCFBoolean")]){
code = [NSString stringWithFormat:@"@property (nonatomic, assign) BOOL %@;",propertyName]
;
}
[strM appendFormat:@"\n%@\n",code];
}];
NSLog(@"%@",strM);
}
@end
这样NSLog打印出来的就是后台返回给你的模型属性,不用手动在一个个的敲了,是不是省去很多麻烦?