OC Runtime

对OC的理解与特性

• OC是一门面向对象语言，既有静态语言的特性（C++），又有动态语言的特性(动态绑定，动态加载等)。
• OC的动态特性主要表现在3个方面：动态类型(Dynamic typing)，动态绑定(Dynamic binding)，动态加载(Dynamic loading).动态--必须到运行时(run time)才会做的一些事情。
• 动态类型：运行时才决定对象的类型。比如【id类型】
• 动态绑定：基于动态类型，在某个实例对象被确定后，其类型便被确定了，该对象对应的属性和响应消息也就完全确定了。
• 动态加载：根据需求加载所需要的资源，最基本就是不同机型的适配。【例如：在Retina 设备上加载@2x的图片，而在老的苹果设备上加载原图，让程序在运行时添加代码模块以及其他资源，用户可根据需要加载一些可执行代码和资源，而不是在启动时就加载所有组件，可执行代码可以含有和程序运行时整合的新类。】

什么是runtime（运行时机制）？

1.是什么？
runtime是一套比较底层的纯C语言的API，属于1个C语言库，包含了很多底层的C语言API。

如何实现？

我们平时写的OC代码，在程序运行过程中，其实最终都会转成runtime的C语言代码，调用相应的函数进行消息发送。
所以runtime是OC的幕后工作者
比如：在OC中:`[[Person] alloc] init]'

在runtime中会转换成:objc_msg(obj_msgSend("Person", "alloc"), "init")

消息机制

OC是建立在Runtime基础上的语言，类也不例外。OC中类的初始化也是动态的。在OC中绝大部分分类都继承NSObject,它有两个特殊的类方法load,initialize用于类的初始化。

在对象上调用方法是OC中经常使用的功能，也称作传递消息。消息=【接收者+选择器+参数】，可以有返回值.【给对象发送的全部消息都要由动态消息派发系统来处理，该系统会查出对应的方法，并执行其代码】。

编译器在编译代码的时候就已经知道程序中有X和Y2个函数了，会直接生成调用这些函数的指令。而函数地址实际上是硬编码值在指令之中。

消息转发机制总结： OC是动态语言，每个方法在运行时会被动转为消息发送，objc_msgend(receiver,selector)

• 1.objc 在向一个对象发送消息时，runtime库会根据对象的isa指针找到该对象所属的类
• 2.然后在该类中的方法列表以及父类方法列表中寻找方法
• 3.如果在最顶层的父类中依然找不到方法，程序在运行时会崩溃并抛出unrecognized selector sent to XXX.在这之前OC的运行时会给出三次拯救程序崩溃的机会：
  • 1）【往上级寻找备援函数】Method resolution objc 运行时调用 实例方法+resolveInstanceMethod:或者 类方法+resloveClassMethod:往上级寻找备援函数，让你有机会提供一个函数的实现。如果添加了函数，那么运行时系统就会重新启动一次消息发送的过程，否则，运行时就会移动下一步，消息转发(Message Forwarding)
  • 2）【先检查是否实现-forwardingTargetForSelector:方法,如果实现了，runtime会调用这个方法，把消息转发给其他对象】。否则，会继续下一步的转发机制（Normal Forwarding）
  • 3）【会发送一个消息获得函数的参数和返回值类型。如果返回了一个函数签名，runtime会创建一个NSInvocation对象并发送-forwardInvocation:消息给目标对象。如果返回消息nil，则runtime会发出程序挂掉的消息-doesNotRecognizeSelector:】。

2.runtime怎么用呢？
runtime属于OC的底层，可以进行一些非常底层的操作（是OC无法实现的）
runtime可以在程序的运行过程中，动态添加一个类（比如KVO底层的实现，其实整个OC都是）
runtime可以在程序运行过程中，动态地为某个类添加属性、方法，修改属性值、方法
runtime可以遍历一个类的所有成员变量（属性）、所有方法
3.相关的头文件和函数
头文件：<objc/runtime.h> <objc/message.h>
函数：Ivar:是成员变量、Method:成员方法
objc_msgSend:给对象发送消息
class_copyIvarList:遍历某个类所有的成员变量
class_copyMethodList:遍历某个类所有的方法

4.相关应用：
(1)NSCoding归档和解档，利用runtime遍历模型对象的所有属性（用一个循环）
(2)字典转模型；利用runtime遍历模型对象的所有属性，根据属性名从字典中取出对应的值，设置到模型的属性上
(3)KVO：利用runtime动态产生一个类

KVO内部实现原理：是基于runtime机制实现的。
1.当我们观察一个类的对象时，系统就会在运行期间动态的创建这个类的派生类。
2.这个派生类继承自该对象的原本的类，派生类并重写了被观察属性的setter方法。
3.重写的setter方法会负责在调用原来的setter方法前后，通知所有观察对象：值的更改。
真正实现通知机制【Person->转换成NSKVONotifying_Person】
4.最后通过isa把这个对象的isa指针(isa指针告诉runtime系统这个对象的类是什么) ，指向这个新创建的派生类，对象就变成了派生类的实例。

目的：让self.dog监听self.person的age属性的改变
@property (nonatomic, strong) MJPerson *person;
@property (nonatomic, strong) MJDog *dog;
//分配内存空间
self.person = [[Person alloc] init];
self.dog = [[Dog alloc] init];

//添加键值观察：
addObserver:观察者，负责处理监听事件的对象
forKeypath:观察的属性
options:观察的选项  NSKeyValueObservingOptionNew | NSKeyValueObservingOptionOld
context:上下文


//让self.dog监听self.person的age属性的改变
[self.person addObserver:self.dog forKeypath:@"age" options:0 context:nil];


- (void)touchesBegan:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event{
    self.person.age = 30;
}


！！！系统还会以某种方式在中间代码插入:`[self willChangeValueForKey:@"属性名"];`、`[self didChangeValueForkey:@"变量名"];`

`KVO在调用存取方法之前总是通过isa指针调用``willChangeValueForKey:`，这会记录旧的值，而当改变发生后，``observeValueForKey:ofObject:change:context:`会被调用，之后总是调用`didChangeValueForkey:`
如果需要实现手动触发一个值value的KVO，那么在实现上面的3个调用，就可以实现手动触发了。【手动触发一般只在希望能控制回调的调用时机时才这么做】


注意：所有的kvo监听到事件，都会调用此方法
1.观察的属性
2.观察的对象
3.change属性变化字典(新、旧)
4.上下文，与监听的时候传递的一致


//所以必须在Dog 类的.m文件里实现获取监听的方法
- (void)observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath ofObject:(id)object change:(NSDictionary *)change context:(void *)context
{
    NSLog(@"狗监听了%@对象的%@属性改变了"，object,keyPath);
}

(4)用于封装框架:想怎么改就怎么改
比如如下示例代码：一个person模型

MJPerson.h
#import <Foundation/Foundation.h>
@interface MJPerson : NSObject <NSCoding>
@property (nonatomic, assign) int age;
@property (nonatomic, assign) int height;
@property (nonatomic, copy) NSString *name;

#import "MJPerson.h"
#import <objc/runtime.h>

@implementation MJPerson

- (void)encodeWithCoder:(NSCoder *)encoder
{
   unsigned int count = 0;
   //copy
   Ivar *ivars = class_copyIvarList([MJPerson class], &count);
   //循环遍历
   for (int i = 0; i<count; i++) {
       // 取出i位置对应的成员变量
       Ivar ivar = ivars[i];
       
       // 查看成员变量
       const char *name = ivar_getName(ivar);
       
       // 归档：用UTF8的格式
       NSString *key = [NSString stringWithUTF8String:name];
       //kvc键值编码 传入key获取key对应的值
       id value = [self valueForKey:key];
       [encoder encodeObject:value forKey:key];
   }
   //释放这个指针变量
   free(ivars);
}

- (id)initWithCoder:(NSCoder *)decoder
{
   if (self = [super init]) {
       unsigned int count = 0;
       Ivar *ivars = class_copyIvarList([MJPerson class], &count);
       
       for (int i = 0; i<count; i++) {
           // 取出i位置对应的成员变量
           Ivar ivar = ivars[i];
           
           // 查看成员变量
           const char *name = ivar_getName(ivar);
           
           // 解档
           NSString *key = [NSString stringWithUTF8String:name];
           id value = [decoder decodeObjectForKey:key];
           
           // 设置到成员变量身上
           [self setValue:value forKey:key];
       }
       
       free(ivars);
   }
   return self;
}

@end