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iOS 模块分解—「Runtime面试、工作」看我就 🐒 了 ^_^.

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不知名开发者
2017.03.19 02:51* 字数 4367

引导


相信对于从事开发人员来说 runtime 这个名称都不陌生,就像我起初只知道「 runtime 叫运行时 」,后来知道 runtime 同样可以像 KVC 一样访问私有成员变量,还有「 给类动态添加属性:LNTextField.placeholderColor || 交换方法:imageNamed => ln_imageNamed 」,还有深入的 「 消息机制的调用流程 || 字典转模型 || 实现NSCoding归解档 」以及我们常说的“黑魔法” 是什么?

runtime 是编程中比较难的模块,想要深入学习,这个模块你必须掌握,同样还有写的另一篇 runloop 模块,下面是我对 runtime 的整理,从零开始,由浅入深,且带了几个 Runtime 实践场景 --> 大厂来的工友们可选择性路过。

代码块不能滚动,不防来这里查看一下

目录: 👙

  1. runtime.h 释义
  2. 消息机制
    1.isa指针释义
    2.方法调用,是否真的是转换为消息机制?
    2.objc_msgSend 参数概念释义
  3. 消息机制(方法调用流程)
  4. 常见作用
  5. 开发场景「工作掌握」
    1.交换方法
    2.给系统分类动态添加属性
    3.字典转模型(Runtime 考虑三种情况实现)
  6. 其它作用「面试熟悉」
    1.动态添加方法
    2.动态变量控制
    3.实现NSCoding的自动归档和解档
    4.runtime 部分函数
    5.method swizzling(俗称黑魔法)
  7. 一道面试题的注解
  8. 模块博文推荐(❤️数量较多)
  9. Runtime & Runloop 常面问题整理(附答案)
  10. Demo 重要的部分代码中都有相应的注解和文字打印,运行程序可以很直观的表现
  11. iOS 模块注解—「Runloop面试、工作」看我就 🐒 了 _.

释义


Objective-C 是基于 C 的,它为 C 添加了面向对象的特性。它将很多静态语言在编译和链接时期做的事放到了 runtime 运行时来处理,可以说 runtime 是我们 Objective-C 幕后工作者。
1.runtime简称运行时),是一套 纯C(C和汇编)写的API。而 OC 就是运行时机制,也就是在运行时候的一些机制,其中最主要的是 消息机制

2.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

3.运行时机制原理:OC的函数调用称为消息发送,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,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。

4.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,只要声明过就不会报错,只有当运行的时候才会报错,这是因为OC是运行时动态调用的。而 C 语言 调用未实现的函数 就会报错

消息机制


我们写 OC 代码,它在运行的时候也是转换成了 runtime 方式运行的。任何方法调用本质:就是发送一个消息(用 runtime发送消息,OC 底层实现通过 runtime 实现),每一个 OC 的方法,底层必然有一个与之对应的 runtime 方法。

验证示例:方法调用,是否真的是转换为消息机制?

消息机制原理:对象根据方法编号SEL去映射表查找对应的方法实现。
注解
1.必须要导入头文件 #import <objc/message.h>
2.我们导入系统的头文件,一般用尖括号。
3.OC 解决消息机制方法提示步骤【查找build setting -> 搜索msg -> objc_msgSend(YES --> NO)】
4.最终生成消息机制,编译器做的事情,最终代码,需要把当前代码用xcode重新编译,【clang -rewrite-objc main.m 查看最终生成代码】,示例:cd main.m --> 输入前面指令,就会生成 .opp文件(C++代码)
5.这里一般不会直接导入<objc/runtime.h>

示例代码:OC 方法 <--> runtime 方法

说明:
eat(无参) 和 run(有参NSInteger) 是 LNPerson模型类中的私有方法「runtime 作用:可以调用私有方法」
示例分别以 OC写法 和 最底层写法 对照验证.
- (void)msgSend
{
    // 方法一:
    //id objc = [NSObject alloc];
    LNPerson *person = objc_msgSend(objc_getClass("LNPerson"), sel_registerName("alloc"));
    
    //objc = [objc init];
    person = objc_msgSend(person, sel_registerName("init"));
    
    // 调用
    //[objc eat];
    //[objc run:10];
    objc_msgSend(person,@selector(eat)); // 无参
    objc_msgSend(person,@selector(run:),10); // 有残
}
/
 注解:
    // 用最底层写
    objc_getClass(const char *name) 获取当前类
    sel_registerName(const char *str) 注册个方法编号
    objc_msgSend(id self:谁发送消息, SEL op:发送什么消息, ...)
    让LNPerson这个类对象发送了一个alloc消息,返回一个分配好的内存对象给你,再发送一个消息初始化.
 */

// 方法二:
#pragma mark - 也许下面这种好理解一点
- (void)test
{
    // id objc = [NSObject alloc];
    id objc = objc_msgSend([NSObject class], @selector(alloc));
    
    // objc = [objc init];
    objc = objc_msgSend(objc, @selector(eat));
    
}
objc_msgSend 参数概念
/
 objc_msgSend(<#id  _Nullable self#>, <#SEL  _Nonnull op, ...#>)

 1、objc_msgSend
    这是个最基本的用于发送消息的函数。
    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。
 
 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。
 */

消息机制「方法调用流程」


面试:消息机制方法调用流程❓
怎么去调用eat方法,
对象方法:(保存到类对象的方法列表) ,类方法:(保存到元类(Meta Class)中方法列表)。

1.OC 在向一个对象发送消息时,runtime 库会根据对象的 isa指针找到该对象对应的类或其父类中查找方法。。
2.注册方法编号(这里用方法编号的好处,可以快速查找)。
3.根据方法编号去查找对应方法。
4.找到只是最终函数实现地址,根据地址去方法区调用对应函数。

补充:一个objc 对象的 isa 的指针指向什么?有什么作用?
每一个对象内部都有一个isa指针,这个指针是指向它的真实类型,根据这个指针就能知道将来调用哪个类的方法。

isa指针相关释义

上面也提到OC底层都是转化为runtime方式来实现的,类和类的实例(对象)都相对于的isa指针
我们可以在Xcode中使用 [Shift+Cmd+O ] 快速打开文件objc.h 能看到类的定义:

objc.h

isa:是一个Class 类型的指针

runtime 对象,类,元类的isa指针关系图.png

总结:runtime 对象,类,元类的isa指针关系图
1、每一个对象本质上都是一个类的实例。其中类定义了成员变量和成员方法的列表。对象通过对象的isa指针指向所属类
2、每一个类本质上都是一个对象,类其实是元类(meteClass)的实例。元类定义了类方法的列表。类通过类的isa指针指向元类
3、元类保存了类方法的列表。当类方法被调用时,先会从本身查找类方法的实现,如果没有,元类会向他父类查找该方法。同时注意的是:元类(meteClass)也是类,它也是对象。元类通过isa指针最终指向的是一个根元类(root meteClass)
4、根元类的isa指针指向本身,这样形成了一个封闭的内循环

常见作用


/
 1.动态交换两个方法的实现
 2.动态添加属性
 3.实现字典转模型的自动转换
 4.动态添加方法
 5.拦截并替换方法
 6.实现 NSCoding 的自动归档和解档

补充常用runtime示例:Demo中有体现
    1.添加属性和交换方法示例:UITextField占位文字颜色placeholderColor
    2.交换方法示例:交换dealloc方法实现,添加功能那个控制器被销毁了
 */

开发场景「工作掌握」


runtime 交换方法

场景:当第三方框架 或者 系统原生方法功能不能满足我们的时候,我们可以在保持系统原有方法功能的基础上,添加额外的功能。

需求:加载一张图片直接用[UIImage imageNamed:@"image"];是无法知道到底有没有加载成功。给系统的imageNamed添加额外功能(是否加载图片成功)。
方案一:继承系统的类,重写方法.(弊端:每次使用都需要导入)
方案二:使用 runtime,交换方法.

步骤
1.给系统的方法添加分类
2.自己实现一个带有扩展功能的方法
3.交换方法,只需要交换一次,

场景代码:方法+调用+打印输出

#import "UIImage+Image.h"
#import <objc/message.h>

@implementation UIImage (Image)

/
 看清楚下面是不会有死循环的
    调用 imageNamed => ln_imageNamed
    调用 ln_imageNamed => imageNamed
 */
// 加载图片 且 带判断是否加载成功
+ (UIImage *)ln_imageNamed:(NSString *)name {
    
    UIImage *image = [UIImage ln_imageNamed:name];
    if (image) {
        NSLog(@"runtime交互方法 -> 图片加载成功");
    } else {
        NSLog(@"runtime交互方法 -> 图片加载失败");
    }
    return image;
}

/
 注解:
    不能在分类中重写系统方法imageNamed,因为会把系统的功能给覆盖掉,而且分类中不能调用super
    所以第二步,我们要 自己实现一个带有扩展功能的方法.
 + (UIImage *)imageNamed:(NSString *)name {
 
 }
 */

/
 作用:把类加载进内存的时候调用,只会调用一次
 调用:方法应先交换,再去调用
 */
+ (void)load {
    
    // 1.获取 imageNamed方法地址
    Method imageNamedMethod = class_getClassMethod(self, @selector(imageNamed:));
    // 2.获取 ln_imageNamed方法地址
    Method ln_imageNamedMethod = class_getClassMethod(self, @selector(ln_imageNamed:));
    
    // 3.交换方法地址,相当于交换实现方式;「method_exchangeImplementations 交换两个方法的实现」
    method_exchangeImplementations(imageNamedMethod, ln_imageNamedMethod);
}

- - -
//方案一:先搞个分类,定义一个能加载图片并且能打印的方法+ (instancetype)imageWithName:(NSString *)name;
//方案二:交换 imageNamed 和 ln_imageNamed 的实现,就能调用 imageNamed,间接调用 ln_imageNamed 的实现。
- (void)viewDidLoad
{
    [super viewDidLoad];
    
    self.imageView.image = [UIImage imageNamed:@"CoerLN"];
}

- - -
// 打印输出
2016-03-17 17:52:14.693 runtime[12761:543574] runtime交互方法 -> 图片加载成功

总结
我们所做的就是在方法调用流程第三步的时候,交换两个方法地址指向。而且我们改变指向要在系统的imageNamed:方法调用前,所以将代码写在了分类的load方法里。最后当运行的时候系统的方法就会去找我们的方法的实现。

给系统分类动态添加属性

场景:给系统的类添加额外属性的时候,可以使用runtime动态添加属性方法。
原理:给一个类声明属性,其实本质就是给这个类添加关联,并不是直接把这个值的内存空间添加到类存空间。
注解:给系统 NSObject 添加一个分类,我们知道在分类中是不能够添加成员属性的,虽然我们用了@property,但是仅仅会自动生成getset方法的声明,并没有带下划线的属性和方法实现生成。但是我们可以通过runtime就可以做到给它方法的实现。

需求:给系统 NSObject 类动态添加属性 name 字符串。

场景代码:方法+调用+打印

#import <Foundation/Foundation.h>
@interface NSObject (Property)

@property NSString *name;
@end

- - -
#import "NSObject+Property.h"
#import <objc/message.h>
//#import <objc/runtime.h>

@implementation NSObject (Property)

- (NSString *)name
{
    // 利用参数key 将对象object中存储的对应值取出来
    return objc_getAssociatedObject(self, @"name");
}

- (void)setName:(NSString *)name
{
    /**
     将某个值跟某个对象关联起来,将某个值存储到某个对象中
     objc_setAssociatedObject(<#id  _Nonnull object#>:给哪个对象添加属性, <#const void * _Nonnull key#>:属性名称, <#id  _Nullable value#>:属性值, <#objc_AssociationPolicy policy#>:保存策略)
     */
    objc_setAssociatedObject(self, @"name", name, OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC);
    NSLog(@"name---->%p",name);
}
@end

// 调用
NSObject *objc = [[NSObject alloc] init];
objc.name = @"CoderLN";
NSLog(@"runtime动态添加属性name==%@",objc.name);

// 打印输出
2016-03-17 19:37:10.530 runtime[12761:543574] runtime动态添加属性name == CoderLN

总结
其实,属性赋值的本质,就是让属性与一个对象产生关联,所以要给NSObject的分类的name属性赋值就是让nameNSObject产生关联,而runtime可以做到这一点。

字典转模型

字典转模型的方式

  • 给模型中属性,在 .m 依次赋值(初学者)。
  • 字典转模型 KVC 实现
    • KVC 字典转模型弊端:必须保证,模型中的属性和字典中的key 一一对应。
    • 如果不一致,就会调用[<Status 0x7fa74b545d60> setValue:forUndefinedKey:]key找不到的错。
    • 分析:模型中的属性和字典的key不一一对应,系统就会调用setValue:forUndefinedKey:报错。
    • 解决:重写对象的setValue:forUndefinedKey:,把系统的方法覆盖,就能继续使用KVC,字典转模型了。
  • 字典转模型 Runtime 实现
    • 思路:利用运行时,遍历模型中所有属性,根据模型的属性名,去字典中查找key,取出对应的值,给模型的属性赋值(从提醒:字典中取值,不一定要全部取出来);提供一个NSObject分类,专门字典转模型,以后所有模型都可以通过这个分类实现字典转模型。

    • 考虑情况
      1.当字典的key和模型的属性匹配不上。
      2.模型中嵌套模型(模型属性是另外一个模型对象)。
      3.数组中装着模型(模型的属性是一个数组,数组中是一个个模型对象)。

    • 注解
      根据上面的三种特殊情况,先是字典的key和模型的属性不对应的情况。不对应有两种,一种是字典的键值大于模型属性数量,这时候我们不需要任何处理,因为runtime是先遍历模型所有属性,再去字典中根据属性名找对应值进行赋值,多余的键值对也当然不会去看了;另外一种是模型属性数量大于字典的键值对,这时候由于属性没有对应值会被赋值为nil,就会导致crash,我们只需加一个判断即可。考虑三种情况下面一一注解

  • MJExtension 字典转模型实现
    • 底层也是对 runtime 的封装,才可以把一个模型中所有属性遍历出来。(我之所以看不懂,是MJ封装了很多层而已_.)。

示例:runtime 字典转模型考虑三种情况

Runtime 字典转模型

1、runtime 字典转模型-->字典的 key 和模型的属性不匹配「模型属性数量大于字典键值对数」,这种情况处理如下:
#import "NSObject+Model.h"
#import <objc/message.h>

@implementation NSObject (Model)

// 思路:利用runtime 遍历模型中所有属性,根据模型中属性,去字典中取出对应的value给模型属性赋值
+ (instancetype)modelWithDict:(NSDictionary *)dict
{
    // 1.创建对应的对象
    id objc = [[self alloc] init];
    
    // 2.利用runtime给对象中的属性赋值
    /**
      获取类中的所有成员变量
        class_copyIvarList(Class _Nullable cls:表示获取哪个类中的成员变量, unsigned int * _Nullable outCount:表示这个类有多少成员变量,传入一个Int变量地址,会自动给这个变量赋值)
      返回值Ivar * =
        指的是一个ivar数组,会把所有成员属性放在一个数组中,通过返回的数组就能全部获取到
     */
    // 成员变量个数
    unsigned int count = 0;
    // 获取类中的所有成员变量
    Ivar *ivarList = class_copyIvarList(self, &count);

    // 遍历所有成员变量
    for (int i = 0; i < count; i++) {
        // 根据角标,从数组取出对应的成员变量(Ivar:成员变量,以下划线开头)
        Ivar ivar = ivarList[i];
        
        // 获取成员变量名字
        NSString *ivarName = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getName(ivar)];
        
        // 处理成员变量名,字典中的key(去掉 _ ,从第一个角标开始截取)
        NSString *key = [ivarName substringFromIndex:1];
        
        // 根据成员属性名去字典中查找对应的value
        id value = dict[key];
        
        //【如果模型属性数量大于字典键值对数理,模型属性会被赋值为nil】
        // 而报错 (could not set nil as the value for the key age.)
        if (value) {
            // 给模型中属性赋值
            [objc setValue:value forKey:key];
        }
    }
    return objc;
}

注解
这里在获取模型类中的所有属性名,是采取 class_copyIvarList 先获取成员变量(以下划线开头) ,然后再处理成员变量名,字典中的key(去掉 _ ,从第一个角标开始截取) 得到属性名。

原因

{
    int _a; // 成员变量
}
@property (nonatomic, assign) NSInteger attitudes_count; // 属性

`Ivar:成员变量,以下划线开头`,
`Property 属性`
`class_copyPropertyList` 获取类里面属性 
`class_copyIvarList` 获取类中的所有成员变量 
这里有成员变量,就不会漏掉属性;如果有属性,可能会漏掉成员变量;
使用`runtime`字典转模型获取模型属性名的时候,最好获取成员属性名`Ivar`因为可能会有个属性是没有`setter`和`getter`方法的。
2、runtime 字典转模型-->模型中嵌套模型「模型属性是另外一个模型对象」,这种情况处理如下:
// 思路:利用runtime 遍历模型中所有属性,根据模型中属性,去字典中取出对应的value给模型属性赋值
+ (instancetype)modelWithDict2:(NSDictionary *)dict
{
    // 1.创建对应的对象
    id objc = [[self alloc] init];
    
    // 2.利用runtime给对象中的属性赋值
    // 成员变量个数
    unsigned int count = 0;
    // 获取类中的所有成员变量
    Ivar *ivarList = class_copyIvarList(self, &count);
    
    // 遍历所有成员变量
    for (int i = 0; i < count; i++) {
        // 根据角标,从数组取出对应的成员变量(Ivar:成员变量,以下划线开头)
        Ivar ivar = ivarList[i];
        
        // 获取成员变量名字
        NSString *ivarName = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getName(ivar)];
        // 获取成员变量类型
        NSString *ivarType = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getTypeEncoding(ivar)];
        
        // 替换: @\"User\" -> User
        ivarType = [ivarType stringByReplacingOccurrencesOfString:@"\"" withString:@""];
        ivarType = [ivarType stringByReplacingOccurrencesOfString:@"@" withString:@""];
        
        // 处理成员变量名->字典中的key(去掉 _ ,从第一个角标开始截取)
        NSString *key = [ivarName substringFromIndex:1];
        
        // 根据成员属性名去字典中查找对应的value
        id value = dict[key];
        
        // 二级转换:如果字典中还有字典,也需要把对应的字典转换成模型
        // 判断下value是否是字典,并且是自定义对象才需要转换
        if ([value isKindOfClass:[NSDictionary class]] && ![ivarType hasPrefix:@"NS"]) {
            
            // 字典转换成模型 userDict => User模型, 转换成哪个模型
            // 根据字符串类名生成类对象
            Class modelClass = NSClassFromString(ivarType);
            
            if (modelClass) { // 有对应的模型才需要转
                // 把字典转模型
                value = [modelClass modelWithDict2:value];
            }
        }
        
        // 给模型中属性赋值
        if (value) {
            [objc setValue:value forKey:key];
        }
    }
    return objc;
}
3、runtime 字典转模型-->数组中装着模型「模型的属性是一个数组,数组中是字典模型对象」,这种情况处理如下:
// 思路:利用runtime 遍历模型中所有属性,根据模型中属性,去字典中取出对应的value给模型属性赋值
+ (instancetype)modelWithDict3:(NSDictionary *)dict
{
    // 1.创建对应的对象
    id objc = [[self alloc] init];
    
    // 2.利用runtime给对象中的属性赋值
    // 成员变量个数
    unsigned int count = 0;
    // 获取类中的所有成员变量
    Ivar *ivarList = class_copyIvarList(self, &count);
    
    // 遍历所有成员变量
    for (int i = 0; i < count; i++) {
        // 根据角标,从数组取出对应的成员变量(Ivar:成员变量,以下划线开头)
        Ivar ivar = ivarList[i];
        
        // 获取成员变量名字
        NSString *ivarName = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getName(ivar)];
        
        // 处理成员属性名->字典中的key(去掉 _ ,从第一个角标开始截取)
        NSString *key = [ivarName substringFromIndex:1];
        
        // 根据成员属性名去字典中查找对应的value
        id value = dict[key];
        
        
        //--------------------------- <#我是分割线#> ------------------------------//
        //
        
        // 三级转换:NSArray中也是字典,把数组中的字典转换成模型.
        // 判断值是否是数组
        if ([value isKindOfClass:[NSArray class]]) {
            // 判断对应类有没有实现字典数组转模型数组的协议
            // arrayContainModelClass 提供一个协议,只要遵守这个协议的类,都能把数组中的字典转模型
            if ([self respondsToSelector:@selector(arrayContainModelClass)]) {
                
                // 转换成id类型,就能调用任何对象的方法
                id idSelf = self;
                
                // 获取数组中字典对应的模型
                NSString *type =  [idSelf arrayContainModelClass][key];
                
                // 生成模型
                Class classModel = NSClassFromString(type);
                NSMutableArray *arrM = [NSMutableArray array];
                // 遍历字典数组,生成模型数组
                for (NSDictionary *dict in value) {
                    // 字典转模型
                    id model =  [classModel modelWithDict3:dict];
                    [arrM addObject:model];
                }
                
                // 把模型数组赋值给value
                value = arrM;     
            }
        }
        
        // 如果模型属性数量大于字典键值对数理,模型属性会被赋值为nil,而报错
        if (value) {
            // 给模型中属性赋值
            [objc setValue:value forKey:key];
        }
    }
    return objc;
}

总结
我们既然能获取到属性类型,那就可以拦截到模型的那个数组属性,进而对数组中每个模型遍历并字典转模型,但是我们不知道数组中的模型都是什么类型,我们可以声明一个方法,该方法目的不是让其调用,而是让其实现并返回模型的类型。

这里提到的你如果不是很清楚,建议参考我的Demo,重要的部分代码中都有相应的注解和文字打印,运行程序可以很直观的表现。

其它作用「面试熟悉」


动态添加方法

场景:如果一个类方法非常多,加载类到内存的时候也比较耗费资源,需要给每个方法生成映射表,可以使用动态给某个类,添加方法解决。

注解:OC 中我们很习惯的会用懒加载,当用到的时候才去加载它,但是实际上只要一个类实现了某个方法,就会被加载进内存。当我们不想加载这么多方法的时候,就会使用到 runtime 动态的添加方法。

需求:runtime 动态添加方法处理调用一个未实现的方法 和 去除报错。

场景代码:方法+调用+打印输出

#import "Person.h"
#import <objc/message.h>

@implementation Person

/**
 调用:只要一个对象调用了一个未实现的方法就会调用这个方法,进行处理
 作用:动态添加方法,处理未实现
 注解:任何方法默认都有两个隐式参数,self,_cmd(当前方法的方法编号)
 */
+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel {
    
    if (sel == NSSelectorFromString(@"roll:")) {
        /**
         class_addMethod(<#Class  _Nullable __unsafe_unretained cls#>:给哪个类添加方法, <#SEL  _Nonnull name#>:添加哪个方法,即添加方法的方法编号, <#IMP  _Nonnull imp#>:方法实现 => 函数 => 函数入口 => 函数名(添加方法的函数实现(函数地址)), <#const char * _Nullable types#>:方法类型,(返回值+参数类型) v:void @:对象->self :表示SEL->_cmd)
         */
        // 给类添加roll:滚了多远方法
        class_addMethod(self, sel, (IMP)LNRoll, "v@:@");
        
        return YES;
    }
    
    if ([NSStringFromSelector(sel) isEqualToString:@"go:"]) {
        // 给类添加go:走了多远方法
        class_addMethod(self, sel, (IMP)LNGO, "v@:@");
        return YES;
    }
    
    return [super resolveInstanceMethod:sel];
}

// 调用
Person *p = [[Person alloc] init];
// 执行某个方法
[p performSelector:@selector(roll:) withObject:@"11"];
[p performSelector:@selector(go:) withObject:@10];

// 打印输出
2016-03-17 19:05:03.917 runtime[12761:543574] 我滚了 11 米远的屎蛋
2016-03-17 19:05:04.617 runtime[12761:543574] 我走了 10 公里才到的家 

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encodeObjectdecodeObjectForKey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。先看下 .h文件

// Movie.h文件
//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
@interface Movie : NSObject<NSCoding>

@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:

// Movie.m文件
@implementation Movie

- (void)encodeWithCoder:(NSCoder *)aCoder
{
    [aCoder encodeObject:_movieId forKey:@"id"];
    [aCoder encodeObject:_movieName forKey:@"name"];
    [aCoder encodeObject:_pic_url forKey:@"url"];

}

- (id)initWithCoder:(NSCoder *)aDecoder
{
    if (self = [super init]) {
        self.movieId = [aDecoder decodeObjectForKey:@"id"];
        self.movieName = [aDecoder decodeObjectForKey:@"name"];
        self.pic_url = [aDecoder decodeObjectForKey:@"url"];
    }
    return self;
}
@end

如果这里有100个属性,那么我们也只能把100个属性都给写一遍吗。
不过你会使用runtime后,这里就有更简便的方法,如下。

#import "Movie.h"
#import <objc/runtime.h>
@implementation Movie

- (void)encodeWithCoder:(NSCoder *)encoder

{
    unsigned int count = 0;
    Ivar *ivars = class_copyIvarList([Movie 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);
        // 归档
        NSString *key = [NSString stringWithUTF8String:name];
        id value = [self valueForKey:key];
        [encoder encodeObject:value forKey:key];
    }
    free(ivars);
}

- (id)initWithCoder:(NSCoder *)decoder
{
    if (self = [super init]) {
        unsigned int count = 0;
        Ivar *ivars = class_copyIvarList([Movie 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);
       // 归档
       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

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。
下面看看更加简便的方法:两句代码搞定。

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

#define encodeRuntime(A) \
\
unsigned int count = 0;\
Ivar *ivars = class_copyIvarList([A class], &count);\
for (int i = 0; i<count; i++) {\
Ivar ivar = ivars[i];\
const char *name = ivar_getName(ivar);\
NSString *key = [NSString stringWithUTF8String:name];\
id value = [self valueForKey:key];\
[encoder encodeObject:value forKey:key];\
}\
free(ivars);\
\

#define initCoderRuntime(A) \
\
if (self = [super init]) {\
unsigned int count = 0;\
Ivar *ivars = class_copyIvarList([A class], &count);\
for (int i = 0; i<count; i++) {\
Ivar ivar = ivars[i];\
const char *name = ivar_getName(ivar);\
NSString *key = [NSString stringWithUTF8String:name];\
id value = [decoder decodeObjectForKey:key];\
[self setValue:value forKey:key];\
}\
free(ivars);\
}\
return self;\
\

- - -
@implementation Movie
- (void)encodeWithCoder:(NSCoder *)encoder {
    encodeRuntime(Movie)
}

- (id)initWithCoder:(NSCoder *)decoder {
    initCoderRuntime(Movie)
}
@end

优化
上面是encodeWithCoderinitWithCoder这两个方法抽成宏。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。

runtime 下Class的各项操作

1.runtime 部分函数

#warning - 以下为功能模块相关的方法示例, 具体方法作用、使用、注解请移步 -> github.com/CoderLN
以下的这些方法应该算是`runtime`在实际场景中所应用的大部分的情况了,平常的编码中差不多足够用了。

 0、class_copyPropertyList 获取类中所有的属性
        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]);
        }

 0、class_copyMethodList 获取类的所有方法
        Method *methodList = class_copyMethodList([self class], &count);
        for (unsigned int i; i<count; i++) {
            Method method = methodList[i];
            NSLog(@"method---->%@", NSStringFromSelector(method_getName(method)));
        }

 0、class_copyIvarList 获取类中所有的成员变量(outCount 会返回成员变量的总数)
        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]);
        }
 
 0、class_copyProtocolList 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]);
    }
 
 0、object_getClass 获得类方法
        Class PersonClass = object_getClass([Person class]);
        SEL oriSEL = @selector(test1);
        Method oriMethod = _class_getMethod(xiaomingClass, oriSEL);
 
 0、class_getInstanceMethod 获得实例方法
        Class PersonClass = object_getClass([xiaoming class]);
        SEL oriSEL = @selector(test2);
        Method cusMethod = class_getInstanceMethod(xiaomingClass, oriSEL);
 
 0、class_addMethod 动态添加方法
        BOOL addSucc = class_addMethod(xiaomingClass, oriSEL, method_getImplementation(cusMethod), method_getTypeEncoding(cusMethod));
 
 0、class_replaceMethod 替换原方法实现
        class_replaceMethod(toolClass, cusSEL, method_getImplementation(oriMethod), method_getTypeEncoding(oriMethod));
 
 0、method_exchangeImplementations 交换两个方法的实现
        method_exchangeImplementations(method1, method2);

 0、根据名字得到类变量的Ivar指针,但是这个在OC中好像毫无意义
    Ivar oneCVIvar = class_getClassVariable([Person class], name);

 0、根据名字得到实例变量的Ivar指针
    Ivar oneIVIvar = class_getInstanceVariable([Person class], name);

 0、找到后可以直接对私有成员变量赋值(强制修改name属性)
    object_setIvar(_per, oneIVIvar, @"age");


 0、动态添加方法
    class_addMethod([person class]:Class cls 类型, @selector(eat):待调用的方法名称, (IMP)myAddingFunction:(IMP)myAddingFunction,IMP是一个函数指针,这里表示指定具体实现方法myAddingFunction, 0:0代表没有参数);

 0、获得某个类的类方法
    Method class_getClassMethod(Class cls , SEL name)

 0、获得成员变量的名字
    const char *ivar_getName(Ivar v);

 0、将某个值跟某个对象关联起来,将某个值存储到某个对象中
    void objc_setAssociatedObject(id object:表示关联者,是一个对象,变量名理所当然也是object , const void *key:获取被关联者的索引key ,id value :被关联者 ,objc_AssociationPolicy policy:关联时采用的协议,有assign,retain,copy等协议,一般使用OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC)

 0、利用参数key 将对象object中存储的对应值取出来
    id objc_getAssociatedObject(id object , const void *key)
 */

method swizzling(俗称黑魔法)


  • 简单说就是进行方法交换
  • Objective-C中调用一个方法,其实是向一个对象发送消息,查找消息的唯一依据是selector的名字。利用Objective-C的动态特性,可以实现在运行时偷换selector对应的方法实现,达到给方法挂钩的目的
  • 每个类都有一个方法列表,存放着方法的名字和方法实现的映射关系,selector的本质其实就是方法名,IMP有点类似函数指针,指向具体的Method实现,通过selector就可以找到对应的IMP
selector --> 对应的IMP
  • 交换方法的几种实现方式
    • 利用 method_exchangeImplementations 交换两个方法的实现
    • 利用 class_replaceMethod 替换方法的实现
    • 利用 method_setImplementation 来直接设置某个方法的IMP
交换方法

这里可以参考简友这篇:Runtime Method Swizzling开发实例汇总

一道面试题的注解


下面的代码输出什么?

@implementation Son : NSObject
- (id)init
{
    self = [super init];
    if (self) {
        NSLog(@"%@", NSStringFromClass([self class]));
        NSLog(@"%@", NSStringFromClass([super class]));
    }
    return self;
}
@end

先思考一下,会打印出来什么❓


答案:都输出 Son

  • class 获取当前方法的调用者的类,superClass 获取当前方法的调用者的父类,super 仅仅是一个编译指示器,就是给编译器看的,不是一个指针。
  • 本质:只要编译器看到super这个标志,就会让当前对象去调用父类方法,本质还是当前对象在调用

这个题目主要是考察关于objc中对 selfsuper 的理解:

  • self 是类的隐藏参数,指向当前调用方法的这个类的实例。而 super 本质是一个编译器标示符,和 self 是指向的同一个消息接受者

  • 当使用 self 调用方法时,会从当前类的方法列表中开始找,如果没有,就从父类中再找;

  • 而当使用 super时,则从父类的方法列表中开始找。然后调用父类的这个方法

  • 调用 [self class] 时,会转化成 objc_msgSend 函数

id objc_msgSend(id self, SEL op, ...)
- 调用 `[super class]`时,会转化成 `objc_msgSendSuper` 函数.

id objc_msgSendSuper(struct objc_super *super, SEL op, ...)
第一个参数是 objc_super 这样一个结构体,其定义如下
 struct objc_super {
 __unsafe_unretained id receiver;
 __unsafe_unretained Class super_class;
 };

第一个成员是 receiver, 类似于上面的 objc_msgSend函数第一个参数self
第二个成员是记录当前类的父类是什么,告诉程序从父类中开始找方法,找到方法后,最后内部是使用 objc_msgSend(objc_super->receiver, @selector(class))去调用, 此时已经和[self class]调用相同了,故上述输出结果仍然返回 Son

objc Runtime 开源代码对- (Class)class方法的实现
-(Class)class { return object_getClass(self); 
}

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Runtime & Runloop 常面问题整理(附答案)

同一个面试问题并非只有一个答案,而同一个答案并不是在任何面试场合都有效,关键在于应聘者掌握了规律后,对面试的具体情况进行把握,有意识地揣摩面试官提出问题的心理 (真实问答),要 get 的到问的点,然后答其所问,算是“ 投其所好 ”吧。
摘录:
http://www.jianshu.com/p/56e40ea56813
http://www.jianshu.com/p/f9eb6b315c08

Runtime
01 / objc在向一个对象发送消息时,发生了什么?
参考1:根据对象的 isa 指针找到类对象 id,在查询类对象里面的 methodLists 方法函数列表,如果没有在好到,在沿着 superClass ,寻找父类,再在父类 methodLists 方法列表里面查询,最终找到 SEL ,根据 id 和 SEL 确认 IMP(指针函数),在发送消息;
02 / 问题:什么时候会报unrecognized selector错误?iOS有哪些机制来避免走到这一步?
参考1:当发送消息的时候,我们会根据类里面的 methodLists 列表去查询我们要动用的SEL,当查询不到的时候,我们会一直沿着父类查询,当最终查询不到的时候我们会报 unrecognized selector 错误,当系统查询不到方法的时候,会调用 +(BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel 动态解释的方法来给我一次机会来添加,调用不到的方法。或者我们可以再次使用 -(id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector 重定向的方法来告诉系统,该调用什么方法,一来保证不会崩溃。
03 / 问题:能否向编译后得到的类中增加实例变量?能否向运行时创建的类中添加实例变量?为什么?
参考1:1、不能向编译后得到的类增加实例变量 2、能向运行时创建的类中添加实例变量。
分析:1. 编译后的类已经注册在 runtime 中,类结构体中的 objc_ivar_list 实例变量的链表和 instance_size 实例变量的内存大小已经确定,runtime会调用 class_setvarlayout 或 class_setWeaklvarLayout 来处理strong weak 引用.所以不能向存在的类中添加实例变量。2. 运行时创建的类是可以添加实例变量,调用class_addIvar函数. 但是的在调用 objc_allocateClassPair 之后,objc_registerClassPair 之前,原因同上.
04 / 问题:runtime如何实现weak变量的自动置nil?
参考1:runtime 对注册的类, 会进行布局,对于 weak 对象会放入一个 hash 表中。 用 weak 指向的对象内存地址作为 key,当此对象的引用计数为0的时候会 dealloc,假如 weak 指向的对象内存地址是a,那么就会以a为键, 在这个 weak 表中搜索,找到所有以a为键的 weak 对象,从而设置为 nil。
05 / 问题:给类添加一个属性后,在类结构体里哪些元素会发生变化?
参考1:instance_size :实例的内存大小;objc_ivar_list *ivars:属性列表
RunLoop
01 / 问题:runloop是来做什么的?runloop和线程有什么关系?主线程默认开启了runloop么?子线程呢?
参考1:runloop: 从字面意思看:运行循环、跑圈,其实它内部就是do-while循环,在这个循环内部不断地处理各种任务(比如Source、Timer、Observer)事件。runloop和线程的关系:一个线程对应一个RunLoop,主线程的RunLoop默认创建并启动,子线程的RunLoop需手动创建且手动启动(调用run方法)。RunLoop只能选择一个Mode启动,如果当前Mode中没有任何Source(Sources0、Sources1)、Timer,那么就直接退出RunLoop。
02 / 问题:runloop的mode是用来做什么的?有几种mode?
参考1:model:是runloop里面的运行模式,不同的模式下的runloop处理的事件和消息有一定的差别。系统默认注册了5个Mode:(1)kCFRunLoopDefaultMode: App的默认 Mode,通常主线程是在这个 Mode 下运行的。(2)UITrackingRunLoopMode: 界面跟踪 Mode,用于 ScrollView 追踪触摸滑动,保证界面滑动时不受其他 Mode 影响。(3)UIInitializationRunLoopMode: 在刚启动 App 时第进入的第一个 Mode,启动完成后就不再使用。(4)GSEventReceiveRunLoopMode: 接受系统事件的内部 Mode,通常用不到。(5)kCFRunLoopCommonModes: 这是一个占位的 Mode,没有实际作用。注意iOS 对以上5中model进行了封装 NSDefaultRunLoopMode、NSRunLoopCommonModes
03 / 问题:为什么把NSTimer对象以NSDefaultRunLoopMode(kCFRunLoopDefaultMode)添加到主运行循环以后,滑动scrollview的时候NSTimer却不动了?
参考1:nstime对象是在 NSDefaultRunLoopMode下面调用消息的,但是当我们滑动scrollview的时候,NSDefaultRunLoopMode模式就自动切换到UITrackingRunLoopMode模式下面,却不可以继续响应nstime发送的消息。所以如果想在滑动scrollview的情况下面还调用nstime的消息,我们可以把nsrunloop的模式更改为NSRunLoopCommonModes.
04 / 问题:苹果是如何实现Autorelease Pool的?
参考1:Autorelease Pool作用:缓存池,可以避免我们经常写relase的一种方式。其实就是延迟release,将创建的对象,添加到最近的autoreleasePool中,等到autoreleasePool作用域结束的时候,会将里面所有的对象的引用计数器 - autorelease.

附上写的小样 Demo,重要的部分代码中都有相应的注解和文字打印,运行程序可以很直观的表现

不知名开发者


  • 各位厂友,由于「时间 & 知识」有限,总结的文章难免有「未全、不足」,该模块将系统化学习,后续「坚持新增文章,替换、补充文章内容」。
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