详解 Objective-C 中的 Runtime（上）

公司项目用到一个三方开源库，里面有个bug，不能改动源码，我想来想去，只能通过runtime这个万能的手段来解决。但是runtime 并不怎么会用，怎么办，马上学习呗。说到runtime，它是Objective-C里面最核心的技术，被人们传呼的神乎其神，但是感觉有一层神秘的面纱笼罩其上，毕竟使用场景不多，相信大多数开发者都不会熟练的运用。而网络上也有无数的文章来讲解runtime，但是真的非常的乱，非常的碎片化，很少有讲解的比较全面的。

最初是在onevcat的博客上看到runtime的runtime的博客，说句实话，看完后我还是蒙的，这里面主要讲了一下runtime 比较核心的功能-Method Swizzling，不过看完后还是有些不知如何下手的感觉。下面是我自己对runtime的整理，从零开始，由浅入深，并且带了几个runtime实际的应用场景。看完之后，你可以再回过头来看喵神的这篇文章，应该就能看的懂了。

一：基本概念

Runtime基本是用C和汇编写的，可见苹果为了动态系统的高效而作出的努力。你可以在这里下到苹果维护的开源代码。苹果和GNU各自维护一个开源的runtime版本，这两个版本之间都在努力的保持一致。Objective-C 从三种不同的层级上与 Runtime 系统进行交互，分别是通过 Objective-C 源代码，通过 Foundation 框架的NSObject类定义的方法，通过对 runtime 函数的直接调用。大部分情况下你就只管写你的Objc代码就行，runtime 系统自动在幕后辛勤劳作着。

• RunTime简称运行时,就是系统在运行的时候的一些机制，其中最主要的是消息机制。

• 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，编译完成之后直接顺序执行，无任何二义性。

• OC的函数调用成为消息发送。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（事实证明，在编 译阶段，OC可以调用任何函数，即使这个函数并未实现，只要申明过就不会报错。而C语言在编译阶段就会报错）。

• 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。

二：runtime的具体实现

我们写的oc代码，它在运行的时候也是转换成了runtime方式运行的，更好的理解runtime，也能帮我们更深的掌握oc语言。

每一个oc的方法，底层必然有一个与之对应的runtime方法。

• 当我们用OC写下这样一段代码

  [tableView cellForRowAtIndexPath:indexPath];

• 在编译时RunTime会将上述代码转化成[发送消息]

  objc_msgSend(tableView, @selector(cellForRowAtIndexPath:),indexPath);

三:常见方法

unsigned int count;

• 获取属性列表

objc_property_t *propertyList = class_copyPropertyList([selfclass], &count);

for(unsignedinti=0;i%@",[NSStringstringWithUTF8String:propertyName]);

}

• 获取方法列表

Method *methodList = class_copyMethodList([selfclass], &count);

for(unsignedinti;i%@",NSStringFromSelector(method_getName(method)));

}

• 获取成员变量列表

Ivar *ivarList = class_copyIvarList([selfclass], &count);

  for(unsignedinti;i%@",[NSStringstringWithUTF8String:ivarName]);

  }

• 获取协议列表

__unsafe_unretained Protocol **protocolList = class_copyProtocolList([selfclass], &count);

  for(unsignedinti;i%@",[NSStringstringWithUTF8String:protocolName]);

  }

现在有一个Person类，和person创建的xiaoming对象,有test1和test2两个方法

• 获得类方法

ClassPersonClass = object_getClass([Personclass]);

SELoriSEL = @selector(test1);

MethodoriMethod = class_getInstanceMethod(xiaomingClass,oriSEL);

• 获得实例方法

ClassPersonClass = object_getClass([xiaomingclass]);

SELoriSEL = @selector(test2);

MethodcusMethod = class_getInstanceMethod(xiaomingClass,oriSEL);

• 添加方法

BOOLaddSucc =class_addMethod(xiaomingClass,oriSEL,method_getImplementation(cusMethod),method_getTypeEncoding(cusMethod));

• 替换原方法实现

class_replaceMethod(toolClass,cusSEL,method_getImplementation(oriMethod),method_getTypeEncoding(oriMethod));

• 交换两个方法

method_exchangeImplementations(oriMethod,cusMethod);

四：常见作用

• 动态的添加对象的成员变量和方法

• 动态交换两个方法的实现

• 拦截并替换方法

• 在方法上增加额外功能

• 实现NSCoding的自动归档和解档

• 实现字典转模型的自动转换

五：代码实现

要使用runtime，要先引入头文件#import 

这些代码的实例有浅入深逐步讲解，最后附上一个我在公司项目中遇到的一个实际问题。

1. 动态变量控制

在程序中，xiaoming的age是10，后来被runtime变成了20，来看看runtime是怎么做到的。

1.动态获取XiaoMing类中的所有属性[当然包括私有]

Ivar *ivar = class_copyIvarList([self.xiaoming class], &count);

2.遍历属性找到对应name字段

const char *varName = ivar_getName(var);

3.修改对应的字段值成20

object_setIvar(self.xiaoMing, var, @"20");

4.代码参考

-(void)answer{

    unsignedintcount = 0;

    Ivar *ivar = class_copyIvarList([self.xiaoMingclass], &count);

    for(inti = 0;i

2.动态添加方法

在程序当中，假设XiaoMing的中没有guess这个方法，后来被Runtime添加一个名字叫guess的方法，最终再调用guess方法做出相应。那么，Runtime是如何做到的呢？

1.动态给XiaoMing类中添加guess方法：

class_addMethod([self.xiaoMingclass],@selector(guess),(IMP)guessAnswer,"v@:");

这里参数地方说明一下：

(IMP)guessAnswer 意思是guessAnswer的地址指针;

“v@:” 意思是，v代表无返回值void，如果是i则代表int；@代表 id sel; : 代表 SEL _cmd;

“v@:@@” 意思是，两个参数的没有返回值。

2.调用guess方法响应事件：

[self.xiaoMing performSelector:@selector(guess)];

3.编写guessAnswer的实现：

void guessAnswer(id self,SEL _cmd){

NSLog(@”i am from beijing”);

}

这个有两个地方留意一下：

• void的前面没有+、-号，因为只是C的代码。

• 必须有两个指定参数(id self,SEL _cmd)

4.代码参考

-(void)answer{

    class_addMethod([self.xiaoMingclass],@selector(guess),(IMP)guessAnswer,"v@:");

    if([self.xiaoMingrespondsToSelector:@selector(guess)]){

 

        [self.xiaoMingperformSelector:@selector(guess)];

 

    }else{

        NSLog(@"Sorry,I don't know");

    }

}

 

voidguessAnswer(idself,SEL_cmd){

 

    NSLog(@"i am from beijing");

 

}

3：动态交换两个方法的实现

在程序当中，假设XiaoMing的中有test1 和 test2这两个方法，后来被Runtime交换方法后，每次调动test1 的时候就会去执行test2，调动test2 的时候就会去执行test1， 。那么，Runtime是如何做到的呢？

1. 获取这个类中的两个方法并交换

Methodm1 = class_getInstanceMethod([self.xiaoMingclass],@selector(test1));

    Methodm2 = class_getInstanceMethod([self.xiaoMingclass],@selector(test2));

    method_exchangeImplementations(m1,m2);

交换方法之后，以后每次调用这两个方法都会交换方法的实现

4：拦截并替换方法

在程序当中，假设XiaoMing的中有test1这个方法，但是由于某种原因，我们要改变这个方法的实现，但是又不能去动它的源代码(正如一些开源库出现问题的时候)，这个时候runtime就派上用场了。

我们先增加一个tool类，然后写一个我们自己实现的方法-change，

通过runtime把test1替换成change。

ClassPersionClass = object_getClass([Personclass]);

ClasstoolClass = object_getClass([toolclass]);

 

    ////源方法的SEL和Method

 

    SELoriSEL = @selector(test1);

    MethodoriMethod = class_getInstanceMethod(PersionClass,oriSEL);

 

    ////交换方法的SEL和Method

 

    SELcusSEL = @selector(change);

    MethodcusMethod = class_getInstanceMethod(toolClass,cusSEL);

 

    ////先尝试給源方法添加实现，这里是为了避免源方法没有实现的情况

 

    BOOLaddSucc = class_addMethod(PersionClass,oriSEL,method_getImplementation(cusMethod),method_getTypeEncoding(cusMethod));

    if(addSucc){

          // 添加成功：将源方法的实现替换到交换方法的实现    

        class_replaceMethod(toolClass,cusSEL,method_getImplementation(oriMethod),method_getTypeEncoding(oriMethod));

 

    }else{

    //添加失败：说明源方法已经有实现，直接将两个方法的实现交换即

method_exchangeImplementations(oriMethod,cusMethod);  

  }

5：在方法上增加额外功能

有这样一个场景，出于某些需求，我们需要跟踪记录APP中按钮的点击次数和频率等数据，怎么解决？当然通过继承按钮类或者通过类别实现是一个办法，但是带来其他问题比如别人不一定会去实例化你写的子类，或者其他类别也实现了点击方法导致不确定会调用哪一个，runtime可以这样解决

@implementation UIButton(Hook)

 

+(void)load{

 

    staticdispatch_once_tonceToken;

    dispatch_once(&onceToken, ^{

 

        ClassselfClass = [selfclass];

 

        SELoriSEL = @selector(sendAction:to:forEvent:);

        MethodoriMethod = class_getInstanceMethod(selfClass,oriSEL);

 

        SELcusSEL = @selector(mySendAction:to:forEvent:);

        MethodcusMethod = class_getInstanceMethod(selfClass,cusSEL);

 

        BOOLaddSucc = class_addMethod(selfClass,oriSEL,method_getImplementation(cusMethod),method_getTypeEncoding(cusMethod));

        if(addSucc){

            class_replaceMethod(selfClass,cusSEL,method_getImplementation(oriMethod),method_getTypeEncoding(oriMethod));

        }else{

            method_exchangeImplementations(oriMethod,cusMethod);

        }

 

    });

}

 

-(void)mySendAction:(SEL)actionto:(id)targetforEvent:(UIEvent *)event{

    [CountTooladdClickCount];

    [selfmySendAction:actionto:targetforEvent:event];

}

 

@end

load方法会在类第一次加载的时候被调用,调用的时间比较靠前，适合在这个方法里做方法交换,方法交换应该被保证，在程序中只会执行一次。

6.实现NSCoding的自动归档和解档

如果你实现过自定义模型数据持久化的过程，那么你也肯定明白，如果一个模型有许多个属性，那么我们需要对每个属性都实现一遍encodeObject 和 decodeObjectForKey方法，如果这样的模型又有很多个，这还真的是一个十分麻烦的事情。下面来看看简单的实现方式。

假设现在有一个Movie类，有3个属性，它的h文件这这样的

#import

 

//1. 如果想要当前类可以实现归档与反归档，需要遵守一个协议NSCoding

@interfaceMovie : NSObject

 

@property(nonatomic,copy)NSString *movieId;

@property(nonatomic,copy)NSString *movieName;

@property(nonatomic,copy)NSString *pic_url;

 

@end

如果是正常写法， m文件应该是这样的：

#import "Movie.h"

@implementationMovie

 

-(void)encodeWithCoder:(NSCoder *)aCoder

{

    [aCoderencodeObject:_movieIdforKey:@"id"];

    [aCoderencodeObject:_movieNameforKey:@"name"];

    [aCoderencodeObject:_pic_urlforKey:@"url"];

 

}

 

-(id)initWithCoder:(NSCoder *)aDecoder

{

    if(self = [superinit]){

        self.movieId = [aDecoderdecodeObjectForKey:@"id"];

        self.movieName = [aDecoderdecodeObjectForKey:@"name"];

        self.pic_url = [aDecoderdecodeObjectForKey:@"url"];

    }

    returnself;

}

@end

如果这里有100个属性，那么我们也只能把100个属性都给写一遍。

不过你会使用runtime后，这里就有更简便的方法。

下面看看runtime的实现方式：

#import "Movie.h"

#import

@implementationMovie

 

-(void)encodeWithCoder:(NSCoder *)encoder

 

{

    unsignedintcount = 0;

    Ivar *ivars = class_copyIvarList([Movieclass], &count);

 

    for(inti = 0;i

这样的方式实现，不管有多少个属性，写这几行代码就搞定了。怎么，还嫌麻烦，下面看看更加简便的方法：两句代码搞定。

我们把encodeWithCoder 和 initWithCoder这两个方法抽成宏

#import "Movie.h"

#import

 

#define encodeRuntime(A)

 

unsignedintcount = 0;

Ivar *ivars = class_copyIvarList([Aclass], &count);

for(inti = 0;i

我们可以把这两个宏单独放到一个文件里面，这里以后需要进行数据持久化的模型都可以直接使用这两个宏。