iOS Runtime 常用方法整理

Objective-C runtime是一个实现Objective-C语言的C库。对象可以用C语言中的结构体表示，而方法（methods）可以用C函数实现。事实上，他们 差不多也是这么干了，另外再加上了一些额外的特性。这些结构体和函数被runtime函数封装后，Objective-C程序员可以在程序运行时创建，检查，修改类，对象和它们的方法。
除了封装，Objective-C runtime库也负责找出方法的最终执行代码。当程序执行[object doSomething]时，不会直接找到方法并调用。相反，一条消息（message）会发送给对象（在这儿，我们通常叫它接收者）。runtime库会给次机会让对象根据消息决定该作出什么样的反应。
如下是部分runtime常用的方法整理：

动态创建类, 添加成员变量, 赋值并调用动态添加的方法

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    
    // 动态创建People类, 继承自NSObject类
    // 额外空间     未知,通常设置为 0
    Class People = objc_allocateClassPair([NSObject class], "Person", 0);
    
    // 以NSString*为例
    // 变量size sizeof(NSString)
    // 对齐     指针类型的为log2(sizeof(NSString*))
    // 类型     @encode(NSString*)
    // 添加_name 成员变量
    BOOL flag1 = class_addIvar([People class], "_name", sizeof(NSString *), log2(sizeof(NSString *)), @encode(NSString *));
    if (flag1) {
        NSLog(@"添加成员变量_name成功!");
    }
    // 添加_age 成员变量
    BOOL flag2 = class_addIvar([People class], "_age", sizeof(int), sizeof(int), @encode(int));
    if (flag2) {
        NSLog(@"添加成员变量_age成功!");
    }
    
    // 注册方法名为say:的方法
    SEL s = sel_registerName("say:");
    
    // 添加say:方法的实现
    // "v@:@"
    // v表示返回值为void, i表示返回值为int
    // @表示参数id(self)
    // :表示SEL(_cmd)
    // @表示id
    class_addMethod([People class], s, (IMP)sayFunction1, "v@:@");
    
    // 注册该类
    objc_registerClassPair([People class]);
    
    // 创建类的实例
    id peopleInstance = [[People alloc] init];
    
    // KVC 动态改变 对象peopleInstance 中的实例变量
    [peopleInstance setValue:@"老师" forKey:@"name"];
    //    Ivar nameVar = class_getInstanceVariable([People class], "_name");
    //    object_setIvar(peopleInstance, nameVar, @"老师");
    
    // 从类中获取成员变量Ivar
    Ivar ageIvar = class_getInstanceVariable([People class], "_age");
    // 为成员变量赋值
    object_setIvar(peopleInstance, ageIvar, @33);
    
    // 调用 peopleInstance 对象中的 s 方法选择器对应的方法
    //    objc_msgSend(peopleInstance, s, @"大家好!");
    ((void (*)(id, SEL, id))objc_msgSend)(peopleInstance, s, @"大家好!!!");
    
    // 当People类或者它的子类的实例还存在，则不能调用objc_disposeClassPair这个方法；因此这里要先销毁实例对象后才能销毁类；
    peopleInstance = nil;
    
    // 销毁类
    objc_disposeClassPair([People class]);
}

// 动态添加方法的实现
void sayFunction1(id self, SEL _cmd, id some) {
    Ivar ageIvar = class_getInstanceVariable([self class], "_age");
    NSString *age = object_getIvar(self, ageIvar);
    NSLog(@"%@岁的%@说： %@, %@", age,[self valueForKey:@"name"],some, NSStringFromSelector(_cmd));
}

获取属性, 成员变量 以及 方法

@implementation People

- (NSDictionary *)allProperties {
    unsigned int count = 0;
    
    // 获取类的所有属性, 如果没有属性count就为0
    objc_property_t *properties = class_copyPropertyList([self class], &count);
    NSMutableDictionary *resultDict = [@{} mutableCopy];
    
    for (int i = 0; i < count; i++) {
        // 获取属性的名称和值
        const char *propertyName = property_getName(properties[i]);
        NSString *name = [NSString stringWithUTF8String:propertyName];
        id propertyValue = [self valueForKey:name];
        
        if (propertyValue) {
            resultDict[name] = propertyValue;
        } else {
            resultDict[name] = @"字典的key对应的value不能为nil哦!";
        }
    }
    
    // 这里properties是一个数组指针, 我们需要使用free函数来释放内存
    free(properties);
    
    return resultDict;
}

- (NSDictionary *)allIvars {
    unsigned int count = 0;
    NSMutableDictionary *resultDict = [@{} mutableCopy];
    
    // 获取类的所有成员变量ivar
    Ivar *ivars = class_copyIvarList([self class], &count);
    
    for (int i = 0; i < count; i++) {
        const char *ivarName = ivar_getName(ivars[i]);
        NSString *name = [NSString stringWithUTF8String:ivarName];
        id ivarValue = [self valueForKey:name];
        
        if (ivarValue) {
            resultDict[name] = ivarValue;
        } else {
            resultDict[name] = @"字典的key对应的value不能为nil哦~";
        }
    }
    
    free(ivars);
    
    return resultDict;
}

- (NSDictionary *)allMethods {
    unsigned int count = 0;
    NSMutableDictionary *resultDict = [@{} mutableCopy];
    
    Method *methods = class_copyMethodList([self class], &count);
    
    for (int i = 0; i < count; i++) {
        SEL methodSEL = method_getName(methods[i]);
        const char *methodName = sel_getName(methodSEL);
        NSString *name = [NSString stringWithUTF8String:methodName];
        
        unsigned int arguments = method_getNumberOfArguments(methods[i]);
        
        resultDict[name] = @(arguments - 2);
    }
    
    free(methods);
    
    return resultDict;
}

@end

给类添加 属性 及 回调block

// 在People的分类中进行

typedef void(^CodingCallBack)();

@interface People (Associated)

@property (strong, nonatomic) NSNumber *associatedBust; // 胸围
@property (copy, nonatomic) CodingCallBack associatedCallBack; // 写代码

@end


@implementation People (Associated)

- (NSNumber *)associatedBust {
    // 获取关联对象
    return objc_getAssociatedObject(self, @selector(associatedBust));
}

- (void)setAssociatedBust:(NSNumber *)associatedBust {
    // 设置关联对象
    objc_setAssociatedObject(self, @selector(associatedBust), associatedBust, OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC);
}

- (CodingCallBack)associatedCallBack {
    return objc_getAssociatedObject(self, @selector(associatedCallBack));
}

- (void)setAssociatedCallBack:(CodingCallBack)associatedCallBack {
    objc_setAssociatedObject(self, @selector(associatedCallBack), associatedCallBack, OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC);
}

@end

序列化 及 反序列化

@interface People2 : NSObject <NSCoding>

@property (nonatomic, copy) NSString *name; // 姓名
@property (nonatomic, strong) NSNumber *age; // 年龄
@property (nonatomic, copy) NSString *occupation; // 职业
@property (nonatomic, copy) NSString *nationality; // 国籍

@end

@implementation People2

// 反序列化数据
- (instancetype)initWithCoder:(NSCoder *)coder
{
    self = [super init];
    if (self) {
        unsigned int count = 0;
        Ivar *ivars = class_copyIvarList([self class], &count);
        
        for (int i = 0; i < count; i++) {
            const char *ivarName = ivar_getName(ivars[i]);
            NSString *name = [NSString stringWithUTF8String:ivarName];
            id value = [coder decodeObjectForKey:name];
            
            [self setValue:value forKey:name];
        }
        
        free(ivars);
    }
    return self;
}

// 序列化数据
- (void)encodeWithCoder:(NSCoder *)aCoder {
    unsigned int count = 0;
    Ivar *ivars = class_copyIvarList([self class], &count);
    
    for (int i = 0; i < count; i++) {
        const char *ivarName = ivar_getName(ivars[i]);
        NSString *name = [NSString stringWithUTF8String:ivarName];
        id ivarValue = [self valueForKey:name];
        
        [aCoder encodeObject:ivarValue forKey:name];
    }
    
    free(ivars);
}

@end

Json 及 model 互转

@interface People2 : NSObject

@property (nonatomic, copy) NSString *name; // 姓名
@property (nonatomic, strong) NSNumber *age; // 年龄
@property (nonatomic, copy) NSString *occupation; // 职业
@property (nonatomic, copy) NSString *nationality; // 国籍

// 生成model
- (instancetype)initWithDictionary:(NSDictionary *)dictionary;

// 转换成字典
- (NSDictionary *)covertToDictionary;

@end

@implementation People2

- (instancetype)initWithDictionary:(NSDictionary *)dictionary {
    self = [super init];
    if (self) {
        for (NSString *key in dictionary.allKeys) {
            id value = dictionary[key];
            
            SEL setter = [self propertySetterByKey:key];
            if (setter) {
                //                objc_msgSend(self, setter, value);
                ((void(*)(id, SEL, id))objc_msgSend)(self, setter, value);
            }
        }
    }
    return self;
}

- (NSDictionary *)covertToDictionary {
    unsigned int count = 0;
    objc_property_t *properties = class_copyPropertyList([self class], &count);
    
    if (count != 0) {
        NSMutableDictionary *resultDict = [@{} mutableCopy];
        
        for (int i = 0; i < count; i++) {
            const char *propertyName = property_getName(properties[i]);
            NSString *key = [NSString stringWithUTF8String:propertyName];
            
            SEL getter = [self propertyGetterByKey:key];
            if (getter) {
                id value = ((id (*)(id, SEL))objc_msgSend)(self, getter);
                if (value) {
                    resultDict[key] = value;
                } else {
                    resultDict[key] = @"字典的key对应的value不能为nil哦!";
                }
            }
        }
        
        free(properties);
        return resultDict;
    }
    
    free(properties);
    return nil;
}

// --------- private method --------------------------------------
- (SEL)propertySetterByKey:(NSString *)key {
    // set方法, 首字母大写
    NSString *propertySetterName = [NSString stringWithFormat:@"set%@:", key.capitalizedString];
    
    SEL setter = NSSelectorFromString(propertySetterName);
    if ([self respondsToSelector:setter]) {
        return setter;
    }
    return nil;
}

- (SEL)propertyGetterByKey:(NSString *)key {
    SEL getter = NSSelectorFromString(key);
    if ([self respondsToSelector:getter]) {
        return getter;
    }
    return nil;
}

@end

动态转换方法实现

// 添加了方法声明, 但是没有实现该方法
@interface People : NSObject

- (void)sing;

@end

@implementation People

+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel {
    // 我们没有给People类声明sing方法, 这里我们动态添加方法
    if ([NSStringFromSelector(sel) isEqualToString:@"sing"]) {
        class_addMethod([self class], sel, (IMP)otherSing, "v@:");
        return YES;
    }
    return [super resolveClassMethod:sel];
}

void otherSing(id self, SEL cmd) {
    NSLog(@"%@ 唱歌啦~~",((People *)self).name);
}

@end

修改方法调用对象

// Bird 类中并没有名字为 sing 的方法, 这时可以在Bird类中 将对象修改成People
@interface Bird : NSObject

@property (copy, nonatomic) NSString *name;

@end

@implementation Bird

// 第一步：我们不动态添加方法，返回NO，进入第二步；
+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel {
    return NO;
}

// 第二部：我们不指定备选对象响应aSelector，进入第三步；
- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector {
    return nil;
}

// 第三步：返回方法选择器，然后进入第四部；
- (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector {
    if ([NSStringFromSelector(aSelector) isEqualToString:@"sing"]) {
        return [NSMethodSignature signatureWithObjCTypes:"v@:"];
    }
    return [super methodSignatureForSelector:aSelector];
}

// 第四部：这步我们修改调用对象
- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation {
// 我们改变调用对象为People
    People *p = [[People alloc] init];
    p.name = @"t1";

    [p sing];
}

@end

修改调用的方法

@interface Bird : NSObject

@property (copy, nonatomic) NSString *name;

@end

@implementation Bird

// 第一步：我们不动态添加方法，返回NO，进入第二步；
+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel {
    return NO;
}

// 第二部：我们不指定备选对象响应aSelector，进入第三步；
- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector {
    return nil;
}

// 第三步：返回方法选择器，然后进入第四部；
- (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector {
    if ([NSStringFromSelector(aSelector) isEqualToString:@"sing"]) {
        return [NSMethodSignature signatureWithObjCTypes:"v@:"];
    }
    return [super methodSignatureForSelector:aSelector];
}

// 第四部：这步我们修改调用方法
- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation {
    [anInvocation setSelector:@selector(dance)];
    // 还要指定是哪个对象的方法
    [anInvocation invokeWithTarget:self];
}

// 若forwardInvocation没有实现，则会调用此方法
- (void)doesNotRecognizeSelector:(SEL)aSelector {
    NSLog(@"消息无法处理: %@", NSStringFromSelector(aSelector));
}

- (void)dance {
    NSLog(@"跳舞!! come on!~");
}

@end
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