runtime理解

一：基本概念
Runtime基本是用C和汇编写的,
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




获取属性列表


objc_property_t *propertyList = class_copyPropertyList([self class], &count);
 for (unsigned int i=0; i<count; i++) {
     const char *propertyName = property_getName(propertyList[i]);
     NSLog(@"property---->%@", [NSString stringWithUTF8String:propertyName]);
 }
获取方法列表


 Method *methodList = class_copyMethodList([self class], &count);
 for (unsigned int i; i<count; i++) {
     Method method = methodList[i];
     NSLog(@"method---->%@", NSStringFromSelector(method_getName(method)));
 }
获取成员变量列表


Ivar *ivarList = class_copyIvarList([self class], &count);
  for (unsigned int i; i<count; i++) {
      Ivar myIvar = ivarList[i];
      const char *ivarName = ivar_getName(myIvar);
      NSLog(@"Ivar---->%@", [NSString stringWithUTF8String:ivarName]);
  }
获取协议列表


__unsafe_unretained Protocol **protocolList = class_copyProtocolList([self class], &count);
  for (unsigned int i; i<count; i++) {
      Protocol *myProtocal = protocolList[i];
      const char *protocolName = protocol_getName(myProtocal);
      NSLog(@"protocol---->%@", [NSString stringWithUTF8String: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
Class PersonClass = object_getClass([Person class]);
SEL oriSEL = @selector(test1);
Method oriMethod = class_getInstanceMethod(xiaomingClass, oriSEL);
获得实例方法
Class PersonClass = object_getClass([xiaoming class]);
SEL oriSEL = @selector(test2);
Method cusMethod = class_getInstanceMethod(xiaomingClass, oriSEL);
添加方法
BOOL addSucc = 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 <objc/runtime.h>


##方法调用


方法调用在运行时的过程:


- 如果用实例对象调用实例方法，会到实例的isa指针指向的对象（也就是类对象）操作。
如果调用的是类方法，就会到类对象的isa指针指向的对象（也就是元类对象）中操作。


- 首先，在相应操作的对象中的缓存方法列表中找调用的方法，如果找到，转向相应实现并执行。
  - 如果没找到，在相应操作的对象中的方法列表中找调用的方法，如果找到，转向相应实现执行
  - 如果没找到，去父类指针所指向的对象中执行1，2.
  - 以此类推，如果一直到根类还没找到，转向拦截调用。
  - 如果没有重写拦截调用的方法，程序报错。
- 以上的过程给我带来的启发：


  - 重写父类的方法，并没有覆盖掉父类的方法，只是在当前类对象中找到了这个方法后就不会再去父类中找了。
  - 如果想调用已经重写过的方法的父类的实现，只需使用super这个编译器标识，它会在运行时跳过在当前的类对象中寻找方法的过程。


##拦截调用


如果没有找到方法就会转向拦截调用。
拦截调用就是，在找不到调用的方法程序崩溃之前，你有机会通过重写NSObject的四个方法来处理。


```objc
+ (BOOL)resolveClassMethod:(SEL)sel;
+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel;
//后两个方法需要转发到其他的类处理
- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector;
- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation;
```
- 第一个方法是当你调用一个不存在的类方法的时候，会调用这个方法，默认返回NO，你可以加上自己的处理然后返回YES。
- 第二个方法和第一个方法相似，只不过处理的是实例方法。
- 第三个方法是将你调用的不存在的方法重定向到一个其他声明了这个方法的类，只需要你返回一个有这个方法的target。
- 第四个方法是将你调用的不存在的方法打包成NSInvocation传给你。做完你自己的处理后，调用invokeWithTarget:方法让某个target触发这个方法。


##动态添加方法


 class_addMethod(Class cls, SEL name,IMP imp, "v@:*");


- 1.Class cls 给哪个类添加方法，本例中是self
- 2.SEL name 添加的方法，本例中是重写的拦截调用传进来的selector。
- 3.IMP imp 方法的实现，C方法的方法实现可以直接获得。如果是OC方法，可以用+ (IMP)instanceMethodForSelector:(SEL)aSelector;获得方法的实现。
- 4."v@:*"方法的签名，代表有一个参数的方法。


##自动归档


通过 Runtime 我们就可以轻松解决这个问题：
1.使用 class_copyIvarList 方法获取当前 Model 的所有成员变量.
2.使用 ivar_getName 方法获取成员变量的名称.
3.通过 KVC 来读取 Model 的属性值（encodeWithCoder:），以及给 Model 的属性赋值（initWithCoder:）


六.几个参数概念
1.objc_msgSend
 /* Basic Messaging Primitives
 *
 * On some architectures, use objc_msgSend_stret for some struct return types.
 * On some architectures, use objc_msgSend_fpret for some float return types.
 * On some architectures, use objc_msgSend_fp2ret for some float return types.
 *
 * These functions must be cast to an appropriate function pointer type 
 * before being called. 
 */
这是官方的声明，从这个函数的注释可以看出来了，这是个最基本的用于发送消息的函数。另外，这个函数并不能发送所有类型的消息，只能发送基本的消息。比如，在一些处理器上，我们必须使用objc_msgSend_stret来发送返回值类型为结构体的消息，使用objc_msgSend_fpret来发送返回值类型为浮点类型的消息，而又在一些处理器上，还得使用objc_msgSend_fp2ret来发送返回值类型为浮点类型的消息。
最关键的一点：无论何时，要调用objc_msgSend函数，必须要将函数强制转换成合适的函数指针类型才能调用。
从objc_msgSend函数的声明来看，它应该是不带返回值的，但是我们在使用中却可以强制转换类型，以便接收返回值。另外，它的参数列表是可以任意多个的，前提也是要强制函数指针类型。
其实编译器会根据情况在objc_msgSend, objc_msgSend_stret, objc_msgSendSuper, 或 objc_msgSendSuper_stret四个方法中选择一个来调用。如果消息是传递给超类，那么会调用名字带有”Super”的函数；如果消息返回值是数据结构而不是简单值时，那么会调用名字带有”stret”的函数。


2.SEL
objc_msgSend函数第二个参数类型为SEL，它是selector在Objc中的表示类型（Swift中是Selector类）。selector是方法选择器，可以理解为区分方法的 ID，而这个 ID 的数据结构是SEL:
typedef struct objc_selector *SEL;
其实它就是个映射到方法的C字符串，你可以用 Objc 编译器命令@selector()或者 Runtime 系统的sel_registerName函数来获得一个SEL类型的方法选择器。
不同类中相同名字的方法所对应的方法选择器是相同的，即使方法名字相同而变量类型不同也会导致它们具有相同的方法选择器，于是 Objc 中方法命名有时会带上参数类型(NSNumber一堆抽象工厂方法)，Cocoa 中有好多长长的方法哦。


3.id
objc_msgSend第一个参数类型为id，大家对它都不陌生，它是一个指向类实例的指针：
typedef struct objc_object *id;
那objc_object又是啥呢：
struct objc_object { Class isa; };
objc_object结构体包含一个isa指针，根据isa指针就可以顺藤摸瓜找到对象所属的类。
PS:isa指针不总是指向实例对象所属的类，不能依靠它来确定类型，而是应该用class方法来确定实例对象的类。因为KVO的实现机理就是将被观察对象的isa指针指向一个中间类而不是真实的类，这是一种叫做 isa-swizzling 的技术，详见官方文档.


4.Class
之所以说isa是指针是因为Class其实是一个指向objc_class结构体的指针：
typedef struct objc_class *Class;
objc_class里面的东西多着呢：


struct objc_class {
    Class isa  OBJC_ISA_AVAILABILITY;
#if  !__OBJC2__
    Class super_class                                        OBJC2_UNAVAILABLE;
    const char *name                                         OBJC2_UNAVAILABLE;
    long version                                             OBJC2_UNAVAILABLE;
    long info                                                OBJC2_UNAVAILABLE;
    long instance_size                                       OBJC2_UNAVAILABLE;
    struct objc_ivar_list *ivars                             OBJC2_UNAVAILABLE;
    struct objc_method_list **methodLists                    OBJC2_UNAVAILABLE;
    struct objc_cache *cache                                 OBJC2_UNAVAILABLE;
    struct objc_protocol_list *protocols                     OBJC2_UNAVAILABLE;
#endif


} OBJC2_UNAVAILABLE;
可以看到运行时一个类还关联了它的超类指针，类名，成员变量，方法，缓存，还有附属的协议。
在objc_class结构体中：ivars是objc_ivar_list指针；methodLists是指向objc_method_list指针的指针。也就是说可以动态修改 *methodLists 的值来添加成员方法，这也是Category实现的原理