ios runtime总结(一)

runtime是运行时机制，Objective-C是面向运行时的语言，就是说它会尽可能的把编译和链接时要执行的逻辑延迟到运行时。这就给了我们很大的灵活性。可以按照需要把消息重定向给合适的对象，甚至可以交换方法的实现等等。

下面从以下几个方面来探索

1、消息机制
2、方法调用流程
3、使用runtime交换方法实现
4、动态添加方法
5、动态添加属性

1、消息机制

我们先新建一个命令行项目

#import <Foundation/Foundation.h>

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        // insert code here...
        id objc = [NSObject alloc];
        objc = [objc init];
    }
    return 0;
}

可以使用命令 clang -rewrite-objc- main.m 将其编译为C++文件
通过查看该文件，我们可以发现，编译器将其对象创建的两行代码编译为

id objc = ((NSObject *(*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend)((id)objc_getClass("NSObject"), sel_registerName("alloc"));
        objc = ((id (*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend)((id)objc, sel_registerName("init"));

对其不必要的代码进行删除后可得到

 objc_msgSend(objc_getClass("NSObject"), sel_registerName("alloc"));
 objc = objc_msgSend(objc, sel_registerName("init"));

从这两行代码可明显看出，Objective-C经过编译后是使用消息机制来调用方法的。所以我们可以用发送消息的方式来调用方法

id objc = objc_msgSend([NSObject class], @selector(alloc));
objc = objc_msgSend(objc, @selector(init));

那么我们开发中什么时候需要用到消息机制呢？当我们想调用私有方法时，可以用runtime。
下面来看一下带参数的方法怎么用runtime调用

objc_msgSend(<#id  _Nullable self#>, <#SEL  _Nonnull op, ...#>)

从代码提示可以发现第三个参数的...代表可变参数，意味着可以传入任意个数的参数。

person *p = objc_msgSend([person class], @selector(alloc));
p = objc_msgSend(p, @selector(init));
objc_msgSend(p, @selector(eat:),@"苹果");

我定义了一个person类，并且未在.h文件中暴露方法声明，从运行结果可以看出，使用runtime可以实现对私有方法的调用。

2、方法调用流程。
方法分为对象方法和类方法。对象方法保存在方法列表中，类方法保存在元类的方法列表中。
1）、通过isa去对应类中查找。
2）、注册方法编号
3）、根据方法编号去查找对应方法。
4）、找到的只是最终函数实现地址，根据地址去方法区调用方法。

3、使用runtime交换方法实现
下面我们来看这样一个场景，当用UIImage加载图片时，如果需要判断图片是否加载成功，就需要增加一个判断，代码如下：

UIImage *img = [UIImage imageNamed:@"1.png"];
    if (img == nil) {
        NSLog(@"图片加载失败");
    }else{
        NSLog(@"图片加载成功");
    }

若需要多次判断，就需要每次都进行判断，无疑会增加代码的冗余度。此时可能会想到给UIImage类增加一个分类，重写imageNamed方法，在重写的方法中进行判断，每次需要判断时直接调用分类重写的方法，但是如果是之前代码中已经调用了很多次原来的方法，再进行修改就会带来很大的工作量，此时我们可以想到runtime，因为它将方法的调用推迟到了运行时，我们可以在编译时对自己重写的方法和类原有的方法进行调换，以达到上述目的。
进行方法调换需要在类加载进内存的时候交换，并且只能交换一次，所以可以在分类的+(void)load方法中交换。主要代码如下：

+ (void)load
{
    Method imagenamed = class_getClassMethod(self, @selector(imageNamed:));
    Method imageWithName = class_getClassMethod(self, @selector(imageWithName:));
    method_exchangeImplementations(imagenamed, imageWithName);
}
+(UIImage *)imageWithName:(NSString *)name
{
    UIImage *image = [UIImage imageWithName:name];
    if (image) {
        NSLog(@"加载成功");
    }else{
        NSLog(@"加载失败");
    }
    return image;
}

4、动态添加方法
为什么要动态添加方法？OC都是懒加载机制，只要一个方法实现了，就会马上添加到方法列表中。

     person *p = [[person alloc]init];
    [p performSelector:@selector(eat)];
    [p performSelector:@selector(run:) withObject:@"操场"];


@implementation person

void aaa(){
    NSLog(@"aaaa");
}
void run(id self,SEL _cmd,NSString *arg){
    NSLog(@"在%@跑",arg);
}


+(BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel
{
    //不带参数
    if (sel == NSSelectorFromString(@"eat")) {
        class_addMethod(self,sel,(IMP)aaa,"v@:");
        return YES;
    }
    //带参数
    if (sel == NSSelectorFromString(@"run:")) {
        class_addMethod(self, sel, (IMP)run, "v@:");
        return  YES;
    }
    
    return [super resolveInstanceMethod:sel];
}

@end

如上，当调用一个对象未实现的方法时，会调用该方法内部的+(BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel方法，在这个方法内，我们就可对该对象动态添加方法。
下面对class_addMethod(<#Class _Nullable __unsafe_unretained cls#>, <#SEL _Nonnull name#>, <#IMP _Nonnull imp#>, <#const char * _Nullable types#>)
方法中的参数进行解释：
cls：给哪个类添加方法
SEL：添加哪个方法
IMP：方法的实现（函数入口，即函数名）
type：方法类型

5、动态添加属性
什么时候需要动态添加属性？
本质：让某个属性与对象产生关联。
场景：让NSObject保存string
方法一、给NSObject添加分类

NSObject+cate1.h
@interface NSObject (cate1)

//@property分类: 只会生成get，set方法声明，不会产生实现。也不会产生下划线成员属性
@property NSString *name;

@end

NSObject+cate1.m

@implementation NSObject (cate1)

static NSString *_name;

- (void)setName:(NSString *)name
{
    _name = name;
}

-(NSString *)name{
    return _name;
}

@end

弊端：使用全局静态变量，当这个类销毁时，静态变量可能还存在

方法二：runtime

objc_setAssociatedObject(<#id  _Nonnull object#>, <#const void * _Nonnull key#>, <#id  _Nullable value#>, <#objc_AssociationPolicy policy#>);

object：给哪个对象添加属性
key：属性名称
value：属性值
policy：保存策略

.h
@interface NSObject (cate1)

//@property分类: 只会生成get，set方法声明，不会产生实现。也不会产生下划线成员属性
@property NSString *name;

@end

.m
@implementation NSObject (cate1)


- (void)setName:(NSString *)name
{
    objc_setAssociatedObject(self, @"name", name, OBJC_ASSOCIATION_COPY_NONATOMIC);
}

-(NSString *)name{
    return  objc_getAssociatedObject(self, @"name");
}

@end