一、Runtime的介绍
- Objective-C是一门动态性比较强的编程语言，跟C、C++等语言有着很大的不同
- Objective-C的动态性是由Runtime API来支撑的
- Runtime API提供的接口基本都是C语言的，源码由C\C++\汇编语言编写
二、isa详解
要想学习Runtime，首先要了解它底层的一些常用数据结构，比如isa指针
在arm64架构之前，isa就是一个普通的指针，存储着Class、Meta-Class对象的内存地址
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从arm64架构开始，对isa进行了优化，变成了一个共用体（union）结构，还使用位域来存储更多的信息
isa详解g -
isa详解 – 位域
- nonpointer
- 0，代表普通的指针，存储着Class、Meta-Class对象的内存地址
- 1，代表优化过，使用位域存储更多的信息
- has_assoc
- 是否有设置过关联对象，如果没有，释放时会更快
- has_cxx_dtor
- 是否有C++的析构函数（.cxx_destruct），如果没有，释放时会更快
- shiftcls
- 着Class、Meta-Class对象的内存地址信息
- magic
- 用于在调试时分辨对象是否未完成初始化
- weakly_referenced
- 是否有被弱引用指向过，如果没有，释放时会更快
- deallocating
- 对象是否正在释放
- extra_rc
- 里面存储的值是引用计数器减1
- has_sidetable_rc
- 引用计数器是否过大无法存储在isa中
- 如果为1，那么引用计数会存储在一个叫SideTable的类的属性中
- nonpointer
什么是isa？
答：在 arm64之前isa就是一个普通的指针，里面就是直接存储的类对象和元类对象的地址值，但是从arm64位之后，isa经过优化，它采用共用体的结构，将一个64位的内存数据分开来存储了很多的东西，而其中的33位来存储具体的地址值的。
三、objc_msgSend执行流程可以分为3大阶段
OC的方法调用：消息机制(objc_msgSend(id receiver, SEL selector))，给方法调用者发送消息
源码解读
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3.1、消息发送(其实也就是isa与superclass寻找方法(
对象方法或类方法))消息发送(MJ老师做的图)
- 如果是从 class_rw_t 中查找方法： 已经排序的二分查找，没有排序的遍历查找
- receiver通过isa指针找到receiverClass
- receiverClass通过superclass指针找到superClass -
3.2、动态方法解析(在消息发送机制找不到方法之后进行动态方法解析)
动态方法解析-
可以实现以下方法，来动态添加方法实现
+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel;(对象方法的动态添加)+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel { if (sel == @selector(test)) { // 获取其他方法 Method method = class_getInstanceMethod(self, @selector(other)); // 动态添加test方法的实现 class_addMethod(self, sel, method_getImplementation(method), method_getTypeEncoding(method)); // 返回YES代表有动态添加方法 return YES; } return [super resolveInstanceMethod:sel]; } -(void)other{ NSLog(@"%s",__func__); }+ (BOOL)resolveClassMethod:(SEL)sel;
(类方法的动态添加)+ (BOOL)resolveClassMethod:(SEL)sel { if (sel == @selector(classTest)) { // 第一个参数是object_getClass(self) //class_addMethod(object_getClass(self), sel, (IMP)c_other, "v16@0:8"); // 获取其他方法 Method method = class_getClassMethod(self, @selector(classOther)); // 动态添加test方法的实现 class_addMethod(object_getClass(self), sel, method_getImplementation(method), method_getTypeEncoding(method)); // 返回YES代表有动态添加方法 return YES; } return [super resolveClassMethod:sel]; } #pragma mark 类方法的转换（类方法classTest找不到就转换classOther方法） +(void)classOther{ NSLog(@"类方法classTest找不到就转换classOther方法"); }Runtime动态转换方法的demo Person 类
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3.3、消息转发
消息转发解释上面的图：
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3.3.1、当动态解析过都找不到一个方法时候就会走消息转发，首先会调用
forwardingTargetForSelector(前面可能是+(void)或者-(void)),如果不返回nil就会走 返回类的 Selector，如果返回nil就走 3.3.2-(id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector{ if (aSelector == @selector(test)) { //return [[People alloc]init]; return nil; } return [super forwardingTargetForSelector:aSelector]; } -
3.3.2、当forwardingTargetForSelector返回nil或者不写这个方法时候，就会调用下面的方法
#pragma mark 2 /** 方法签名：返回值类型、参数类型 */ - (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector { if (aSelector == @selector(test)) { // 获取其他方法(一)，会走 #pragma mark 3 /* Method method = class_getInstanceMethod([People class], @selector(test)); return [NSMethodSignature signatureWithObjCTypes:method_getTypeEncoding(method)]; */ // 下面这一句和上面2句一个意思(二) 会走 #pragma mark 3 return [NSMethodSignature signatureWithObjCTypes:"v16@0:8"]; /** 如果返回nil 就不会再走会走 #pragma mark 3 方法了，会报错返回(doesNotRecognizeSelector) -[NSObject(NSObject) doesNotRecognizeSelector:] + 132 */ // return nil; } return [super methodSignatureForSelector:aSelector]; } #pragma mark 3.上面的方法不返回nil才会走 /** NSInvocation封装了一个方法调用，包括：方法调用者、方法名、方法参数 anInvocation.target 方法调用者 anInvocation.selector 方法名 [anInvocation getArgument:NULL atIndex:0] */ - (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation { // anInvocation.target = [[MJCat alloc] init]; // [anInvocation invoke]; [anInvocation invokeWithTarget:[[People alloc] init]]; }当上面的
#pragma mark 2返回nil的时候，就不会走#pragma mark 3，且报错doesNotRecognizeSelector
methodSignatureForSelector 返回nil报错 doesNotRecognizeSelector
Runtime消息转发的demo,看Student与People类
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四、Runtime的常见API
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4.1、API-类
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动态创建一个类 (参数：父类，类名，额外的内存空间)
/** 三个参数： Class _Nullable __unsafe_unretained superclass: 父类 const char * _Nonnull name: 新的类名字 size_t extraBytes: 需不需要为这个类增加额外的内存空间 */ objc_allocateClassPair(Class _Nullable __unsafe_unretained superclass, const char * _Nonnull name, size_t extraBytes) -
注册一个类 (要在类注册之前添加成员变量)
objc_registerClassPair(Class _Nonnull __unsafe_unretained cls) -
销毁一个类
objc_disposeClassPair(Class _Nonnull __unsafe_unretained cls) -
获取isa指向的Class
object_getClass(id _Nullable obj) 返回值： BOOL -
设置isa指向的Class
object_setClass(id _Nullable obj, Class _Nonnull __unsafe_unretained cls) 返回值： Class -
判断一个OC对象是否为 Class
object_isClass(id _Nullable obj) 返回值： BOOL -
判断一个Class是否为元类
class_isMetaClass(Class _Nullable __unsafe_unretained cls) 返回值： BOOL -
获取父类
class_getSuperclass(Class _Nullable __unsafe_unretained cls) 返回值： Class
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4.2、API-成员变量
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获取一个实例变量
class_getInstanceVariable(Class _Nullable __unsafe_unretained cls, const char * _Nonnull name) -
设置和获取成员变量的值
object_setIvar(id _Nullable obj, Ivar _Nonnull ivar, id _Nullable value) object_getIvar(id _Nullable obj, Ivar _Nonnull ivar) -
动态添加成员变量(已经注册的类是不能动态添加成员变量的)
/** Class _Nullable __unsafe_unretained cls : 创建的新类 const char * _Nonnull name : 成员变量的名字 size_t size: 占用多少个字节 uint8_t alignment: 对其,写 1 就好 const char * _Nullable types: 类型 */ class_addIvar(Class _Nullable __unsafe_unretained cls, const char * _Nonnull name, size_t size, uint8_t alignment, const char * _Nullable types) -
拷贝实例变量列表(最后需要调用free释放)
class_copyIvarListunsigned int count; Ivar *ivars = class_copyIvarList([JKPerson class], &count); for (int i = 0; i < count; i++) { // 取出i位置的成员变量 Ivar ivar = ivars[I]; NSLog(@"%s %s", ivar_getName(ivar), ivar_getTypeEncoding(ivar)); } free(ivars);举例：上面的应用，我们可以把JKPerson 把它换成 UILabel 、UIButton 、UITextView等等来窥探一个类的成员变量信息，下面以UITextFiled为例，这是 demo
UITextFiled的成员变量打印
可以看到上面的打印，_placeholderLabel @"UITextFieldLabel",我们可以看到 UITextFiled的Placeholder的类是UITextFieldLabel，通过打印通过下面的打印我们可以看到UITextFieldLabel UILabelUITextField *textFiled = [[UITextField alloc]initWithFrame:CGRectMake(50, 100, 200, 50)]; textFiled.placeholder = @"请输入手机号"; [self.view addSubview:textFiled]; id placeholderLabel = [textFiled valueForKeyPath:@"_placeholderLabel"]; NSLog(@"%@ %@",[placeholderLabel class],[placeholderLabel superclass]); 打印结果是：UITextFieldLabel UILabel所以我们可以设置UITextFiled的 placeholder 颜色新的方式
第1种修改颜色 [textFiled setValue:[UIColor redColor] forKeyPath:@"_placeholderLabel.textColor"]; 第2种修改颜色 UILabel *placeholderLabel = [textFiled valueForKeyPath:@"_placeholderLabel"]; placeholderLabel.textColor = [UIColor greenColor]; -
获取成员变量相关信息（使用挨着的上面）
const char *ivar_getName(Ivar v) const char *ivar_getTypeEncoding(Ivar v)
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4.3、API-属性
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获取一个属性
objc_property_t class_getProperty(Class cls,const char *name) -
拷贝属性列表
objc_property_t *class_copyPropertyList(Class cls,unsigned int *outCount) -
动态添加属性
BOOL class_addProperty(Class cls,const char *name,const objc_property_attribute_t *attributes,unsigned int attributeCount) -
动态替换属性
void class_replaceProperty(Class cls,const char *name,const objc_property_attribute_t *attributes,unsigned int attributeCount) -
获取一些属性的信息
const char *property_getName(objc_property_t property) const char *property_getAttributes(objc_property_t property)
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4.4、API-方法(
method_exchangeImplementations是比较常用的，这是demo)-
获得一个实例方法、类方法
Methon class_getClassMethod(Class _Nullable __unsafe_unretained cls, SEL _Nonnull name) Methon class_getInstanceMethod(Class _Nullable __unsafe_unretained cls, SEL _Nonnull name) -
方法实现相关操作
IMP class_getMethodImplementation(Class _Nullable __unsafe_unretained cls, SEL _Nonnull name) IMP method_setImplementation(Method _Nonnull m, IMP _Nonnull imp) void method_exchangeImplementations(Method _Nonnull m1, Method _Nonnull m2) -
拷贝方法列表(最后需要调用free释放)
Methon class_copyMethodList(Class _Nullable __unsafe_unretained cls, unsigned int * _Nullable outCount) -
动态添加方法
BOOL class_addMethod(Class _Nullable __unsafe_unretained cls, SEL _Nonnull name, IMP _Nonnull imp, const char * _Nullable types) -
动态替换方法
IMP class_replaceMethod(Class _Nullable __unsafe_unretained cls, SEL _Nonnull name, IMP _Nonnull imp, const char * _Nullable types) -
获取方法的相关信息（带有copy的需要调用free去释放）
SEL method_getName(Method _Nonnull m) IMP method_getImplementation(Method _Nonnull m) const char *method_getTypeEncoding(Method _Nonnull m) unsigned int method_getNumberOfArguments(Method _Nonnull m) char *method_copyReturnType(Method _Nonnull m) char *method_copyArgumentType(Method _Nonnull m, unsigned int index) -
选择器相关
const char *sel_getName(SEL _Nonnull sel) SEL sel_registerName(const char * _Nonnull str) -
用block作为方法实现
IMP imp_implementationWithBlock(id _Nonnull block) id imp_getBlock(IMP _Nonnull anImp) BOOL imp_removeBlock(IMP _Nonnull anImp)
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五、常见面试题
5.1、讲一下 OC 的消息机制
答：OC 中的方法调用其实都是转成了 objc_msgSend 函数的调用，给receiver(方法调用者) 发送一条消息(selector方法名)，objc_msgSend底层有3大阶段（会回答这3个阶段看是上面的三）5.2、消息转发机制流程
答：看上面的 3.3-
5.3、说出下面的打印
题目内容: People 和Student两个类，Student继承于People，People继承于NSObject
Student继承于People#import "Student.h" @implementation Student -(void)printContent{ NSLog(@"[self class] = %@",[self class]); NSLog(@"[self superclass] = %@",[self superclass]); NSLog(@"[super class] = %@",[super class]); NSLog(@"[super superclass] = %@",[super superclass]); } @end 打印结果为： [self class] = Student [self superclass] = People [super class] = Student [super superclass] = People解释：
- [self class] 是打印 类，很明显是 Student;
- [self superclass] 是通过superclass查找父类，Student继承于People，所以打印时People
- [super class] 其实相比[self class]在本质上它们的 receiver 都是 self,所以在打印上都是 Student
- [super superclass] 其实相比[self superclass]在本质上它们的 receiver 都是 self,所以在打印上都是 People
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5.4、说一下下面的打印，Student是继承于NSObject的类
Student是继承于NSObject的类id student = [[Student alloc]init]; NSLog(@"%d",[student isMemberOfClass:[Student class]]); NSLog(@"%d",[student isMemberOfClass:[NSObject class]]); NSLog(@"%d",[student isKindOfClass:[Student class]]); NSLog(@"%d",[student isKindOfClass:[NSObject class]]); 打印结果是： 1 0 1 1解释：先展示一下OC的源码
+ (BOOL)isMemberOfClass:(Class)cls { return object_getClass((id)self) == cls; } - (BOOL)isMemberOfClass:(Class)cls { return [self class] == cls; } + (BOOL)isKindOfClass:(Class)cls { for (Class tcls = object_getClass((id)self); tcls; tcls = tcls->superclass) { if (tcls == cls) return YES; } return NO; } - (BOOL)isKindOfClass:(Class)cls { for (Class tcls = [self class]; tcls; tcls = tcls->superclass) { if (tcls == cls) return YES; } return NO; }-
5.4.1、先说
-号的或者说实例方法的- (BOOL)isMemberOfClass:(Class)cls与- (BOOL)isKindOfClass:(Class)cls-
isMemberOfClass: 是判断一个对象是否是某一个类，看OC源码是判断
return [self class] == cls;，可以看出是判断是否相同类，一对一，如下id student = [[Student alloc]init]; NSLog(@"%d",[student isMemberOfClass:[Student class]]); 打印是 1 NSLog(@"%d",[student isMemberOfClass:[NSObject class]]); 打印是 0 -
isKindOfClass: 是判断一个对象是否是某一个类或者是某一个类的子类，看上面OC源码是用了for循环进行查询
id student = [[Student alloc]init]; NSLog(@"%d",[student isMemberOfClass:[Student class]]); 打印是 1 NSLog(@"%d",[student isMemberOfClass:[NSObject class]]); 打印是 0 NSLog(@"%d",[student isKindOfClass:[Student class]]); 打印是 1 NSLog(@"%d",[student isKindOfClass:[NSObject class]]); 打印是 1
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5.4.2、再说
+号的或者说类方法的+(BOOL)isMemberOfClass:(Class)cls与+ (BOOL)isKindOfClass:(Class)cls-
isMemberOfClass: 是判断一个对象是否是某一个类，看OC源码是判断
return [self class] == cls;，可以看出是判断是否相同类，一对一，如下NSLog(@"%d",[Student isMemberOfClass:object_getClass([Student class])]); 打印是 1 NSLog(@"%d",[Student isMemberOfClass:object_getClass([NSObject class])]); 打印是 0 -
isKindOfClass: 是判断一个对象是否是某一个类或者是某一个类的子类，看上面OC源码是用了for循环进行查询
NSLog(@"%d",[Student isKindOfClass:object_getClass([Student class])]); 打印是 1 NSLog(@"%d",[Student isKindOfClass:object_getClass([NSObject class])]); 打印是 1
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5.4.3、说一个特殊的情况:一看下面的 [NSObject class] 大多数人都会认为结果是 0，正常情况下是如此的，但是呢，Student 类的 基类 NSObject 的superclass指向的是 自己的类对象 [NSObject class]，故下面的结果是 1
NSLog(@"%d",[Student isKindOfClass:[NSObject class]]); 打印结果为 1说明：不管上面的 Student 是什么类型，结果都是 1，因为通过superclass都会回到 [NSObject class]
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5.4.4、下面是一张有关 isa与superclass的图
isa与superclass的图
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5.5、什么是 Runtime ？平时项目中用过吗？
答：方法交换，窥探某一个类的成员变量，字典转model等等
六：另外增加的测试demo
