Runtime 简单理解及使用

什么是runtime? 

runtime 是 OC底层的一套C语言的API(引入  或),编译器最终都会将OC代码转化为运行时代码,通过终端命令编译.m 文件:clang -rewrite-objc xxx.m可以看到编译后的xxx.cpp(C++文件)。 

比如我们创建了一个对象[[NSObject alloc]init],最终被转换为几万行代码,截取最关键的一句可以看到底层是通过runtime创建的对象 

.cpp 文件

删除掉一些强制转换语句,可以看到调用方法本质就是发消息,[[NSObject alloc]init]语句发了两次消息,第一次发了alloc 消息,第二次发送init 消息。利用这个功能我们可以探究底层,比如block的实现原理。

需要注意的是,使用objc_msgSend()sel_registerName()方法需要导入头文件

消息机制

另外利用runtime可以做一些OC不容易实现的功能 

- 动态交换两个方法的实现(特别是交换系统自带的方法) 

- 动态添加对象的成员变量和成员方法 

- 获得某个类的所有成员方法,所有成员变量

如何应用运行时?

1.将某些OC代码转为运行时代码,探究底层,比如block的实现原理(上边已经讲到) 

2.拦截系统自带的方法调用(Swizzle黑魔法),比如拦截imageNamed:,viewDidLoad,alooc; 

3.实现分类也可以增加属性 

4.实现NSCoding的自动归档和自动解档 

5.实现字典和模型的自动转换

下面通过demo一个一个的来讲解 

 一, 交换两个方法的实现,拦截系统自带的方法调用的功能需要用到头文件  

- 获得某个类的类方法

Method class_getClassMethod(Class cls , SEL name)

获得某个类的实例对象方法

Method class_getInstanceMethod(Class cls , SEL name)

交换两个方法的实现

voidmethod_exchangeImplementations(Method m1 , Method m2)

案例1:方法简单的交换

创建一个Person类,类中实现以下两个类方法,并在.h文件中声明


+ (void)run{


    NSLog(@"跑");


}



+ (void)study {


    NSLog(@"学习");


}


控制器中调用,则先打印跑,后打印学习

[Person run];

[Person study];

在Person类利用runtime 实现方法交换,类方法用class_getClassMethod ,对象方法用class_getInstanceMethod


+ (void)load{


// 获取两个类的类方法


Method m1 = class_getClassMethod([Personclass],@selector(run));  


Method m2 = class_getClassMethod([Personclass],@selector(study));


// 开始交换方法实现


method_exchangeImplementations(m1, m2);


// 交换后,先打印学习,再打印跑!


}


案例2:拦截系统方法

需求:比如iOS6 升级 iOS7 后需要版本适配,根据不同系统使用不同样式图片(拟物化和扁平化),如何 

通过不去手动一个个修改每个UIImage的imageNamed:方法就可以实现为该方法中加入版本判断语句?

步骤: 

1、为UIImage建一个分类(UIImage+Category) 

2、在分类中实现一个自定义方法,方法中写要在系统方法中加入的语句,比如版本判断


+ (UIImage*)xh_imageNamed:(NSString*)name {


doubleversion = [[UIDevice currentDevice].systemVersiondoubleValue];


if(version >=7.0) {


// 如果系统版本是7.0以上,使用另外一套文件名结尾是‘_os7’的扁平化图片


name = [name stringByAppendingString:@"_os7"];   


 }


return[UIImagexh_imageNamed:name];


}


3、分类中重写UIImage的load方法,实现方法的交换(只要能让其执行一次方法交换语句,load再合适不过了)



+ (void)load {


// 获取两个类的类方法


Method m1 = class_getClassMethod([UIImageclass],@selector(imageNamed:));   


 Method m2 = class_getClassMethod([UIImageclass],@selector(xh_imageNamed:));


// 开始交换方法实现method_exchangeImplementations(m1, m2);


}


** 注意:自定义方法中最后一定要再调用一下系统的方法,让其有加载图片的功能,但  

是由于方法交换,系统的方法名已经变成了我们自定义的方法名(有点绕,就是用我  

们的名字能调用系统的方法,用系统的名字能调用我们的方法),这就实现了系统方 

法的拦截! **

利用以上思路,我们还可以给 NSObject 添加分类,统计创建了多少个对象,给 > 控制器添加分类,统计有创建了多少个控制器,特别是公司需求总变的时候,在一些 > 原有控件或模块上添加一个功能,建议使用该方法!

二、在分类中设置属性,给任何一个对象设置属性

众所周知,分类中是无法设置属性的,如果在分类的声明中写@property 只能为其生成get 和 set 方法的声明,但无法生成成员变量,就是虽然点语法能调用出来,但程序执行后会crash,有人会想到使用全局变量呢?比如这样:


int_age;


- (int)age {


return_age;


}


- (void)setAge:(int)age { 


   _age = age;


}


但是全局变量程序整个执行过程中内存中只有一份,我们创建多个对象修改其属性值都会修改同一个变量,这样就无法保证像属性一样每个对象都拥有其自己的属性值。这时我们就需要借助runtime为分类增加属性的功能了。

需要用到的方法

set方法,将值value 跟对象object 关联起来(将值value 存储到对象object 中)

参数 object:给哪个对象设置属性

参数 key:一个属性对应一个Key,将来可以通过key取出这个存储的值,key 可以是任何类型:double、int 等,建议用char 可以节省字节

参数 value:给属性设置的值

参数policy:存储策略 (assign 、copy 、 retain就是strong)

voidobjc_setAssociatedObject(idobject ,constvoid*key ,idvalue ,objc_AssociationPolicy policy)

利用参数key 将对象object中存储的对应值取出来

idobjc_getAssociatedObject(idobject ,constvoid*key)

步骤:

1、创建一个分类,比如给任何一个对象都添加一个name属性,就是NSObject添加分类(NSObject+Category)

2、先在.h 中@property 声明出get 和 set 方法,方便点语法调用

@property(nonatomic,copy)NSString*name;

3、在.m 中重写set 和 get 方法,内部利用runtime 给属性赋值和取值

charnameKey;


- (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(self, &nameKey, name, OBJC_ASSOCIATION_COPY_NONATOMIC);


}


- (NSString*)name {


returnobjc_getAssociatedObject(self, &nameKey);


}


三、获得一个类的所有成员变量

最典型的用法就是一个对象在归档和解档的 encodeWithCoder和initWithCoder:方法中需要该对象所有的属性进行decodeObjectForKey: 和 encodeObject:,通过runtime我们声明中无论写多少个属性,都不需要再修改实现中的代码了。

需要用到的方法

获得某个类的所有成员变量(outCount 会返回成员变量的总数)

参数:

1、哪个类

2、放一个接收值的地址,用来存放属性的个数

3、返回值:存放所有获取到的属性,通过下面两个方法可以调出名字和类型

Ivar *class_copyIvarList(Class cls ,unsignedint*outCount)

获得成员变量的名字

constchar*ivar_getName(Ivar v)

获得成员变量的类型

constchar*ivar_getTypeEndcoding(Ivar v)

案例1:获取Person类中所有成员变量的名字和类型


unsignedintoutCount =0;


Ivar *ivars = class_copyIvarList([Personclass], &outCount);


// 遍历所有成员变量


for(inti =0; i < outCount; i++) {


// 取出i位置对应的成员变量


Ivar ivar = ivars[i];


constchar*name = ivar_getName(ivar);


constchar*type = ivar_getTypeEncoding(ivar);


NSLog(@"成员变量名:%s 成员变量类型:%s",name,type);


}


// 注意释放内存!


free(ivars);



案例2:利用runtime 获取所有属性来重写归档解档方法


// 设置不需要归解档的属性


- (NSArray *)ignoredNames {


    return @[@"_aaa",@"_bbb",@"_ccc"];


}


// 解档方法


- (instancetype)initWithCoder:(NSCoder *)aDecoder {


    if (self = [super initWithCoder:aDecoder]) {


        // 获取所有成员变量


        unsigned int outCount = 0;


        Ivar *ivars = class_copyIvarList([self class], &outCount);




        for (int i = 0; i < outCount; i++) {


            Ivar ivar = ivars[i];


            // 将每个成员变量名转换为NSString对象类型


            NSString *key = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getName(ivar)];




            // 忽略不需要解档的属性


            if ([[self ignoredNames] containsObject:key]) {


                continue;


            }




            // 根据变量名解档取值,无论是什么类型


            id value = [aDecoder decodeObjectForKey:key];


            // 取出的值再设置给属性


            [self setValue:value forKey:key];


            // 这两步就相当于以前的 self.age = [aDecoder decodeObjectForKey:@"_age"];


        }


        free(ivars);


    }


    return self;


}


// 归档调用方法


- (void)encodeWithCoder:(NSCoder *)aCoder {


    // 获取所有成员变量


    unsigned int outCount = 0;


    Ivar *ivars = class_copyIvarList([self class], &outCount);


    for (int i = 0; i < outCount; i++) {


        Ivar ivar = ivars[i];


        // 将每个成员变量名转换为NSString对象类型


        NSString *key = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getName(ivar)];




        // 忽略不需要归档的属性


        if ([[self ignoredNames] containsObject:key]) {


            continue;


        }


        // 通过成员变量名,取出成员变量的值


        id value = [self valueForKeyPath:key];


        // 再将值归档


        [aCoder encodeObject:value forKey:key];


        // 这两步就相当于 [aCoder encodeObject:@(self.age) forKey:@"_age"];


    }


    free(ivars);


}


依据上面的原理我们就可以给NSObject做一个分类,让我们不需要每次都写这么一长串代码,只要实现一小段代码就可以让一个对象具有归解档的能力。

注意,下面的代码我换了一个方法名(不然会覆盖系统原来的方法!),加了一个忽略属性方法是否被实现的判断,并加上了对父类属性的归解档循环。

NSObject+Extension.h


#import@interface NSObject (Extension)


- (NSArray *)ignoredNames;


- (void)encode:(NSCoder *)aCoder;


- (void)decode:(NSCoder *)aDecoder;


@end


NSObject+Extension.m


#import "NSObject+Extension.h"#import@implementation NSObject (Extension)


- (void)decode:(NSCoder *)aDecoder {


    // 一层层父类往上查找,对父类的属性执行归解档方法


    Class c = self.class;


    while (c &&c != [NSObject class]) {


        unsigned int outCount = 0;


        Ivar *ivars = class_copyIvarList(c, &outCount);


        for (int i = 0; i < outCount; i++) {


            Ivar ivar = ivars[i];


            NSString *key = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getName(ivar)];


            // 如果有实现该方法再去调用


            if ([self respondsToSelector:@selector(ignoredNames)]) {


                if ([[self ignoredNames] containsObject:key]) continue;


            }


            id value = [aDecoder decodeObjectForKey:key];


            [self setValue:value forKey:key];


        }


        free(ivars);


        c = [c superclass];


    }


}


- (void)encode:(NSCoder *)aCoder {


    // 一层层父类往上查找,对父类的属性执行归解档方法


    Class c = self.class;


    while (c &&c != [NSObject class]) {


        unsigned int outCount = 0;


        Ivar *ivars = class_copyIvarList([self class], &outCount);


        for (int i = 0; i < outCount; i++) {


            Ivar ivar = ivars[i];


            NSString *key = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getName(ivar)];


            // 如果有实现该方法再去调用


            if ([self respondsToSelector:@selector(ignoredNames)]) {


                if ([[self ignoredNames] containsObject:key]) continue;


            }


            id value = [self valueForKeyPath:key];


            [aCoder encodeObject:value forKey:key];


        }


        free(ivars);


        c = [c superclass];


    }


}


@end


上面分类使用方法:在需要归解档的对象中实现下面方法即可:

// 设置需要忽略的属性


- (NSArray *)ignoredNames {


    return @[@"bone"];


}


// 在系统方法内来调用我们的方法


- (instancetype)initWithCoder:(NSCoder *)aDecoder {


    if (self = [super init]) {


        [self decode:aDecoder];


    }


    return self;


}


- (void)encodeWithCoder:(NSCoder *)aCoder {


    [self encode:aCoder];


}


这样看来,我们每次又要写同样的代码,我们可以将归解档两个方法封装为宏,在需要的地方一句宏搞定,如果有不需要归解档的属性就实现ignoredNames 方法,具体可以看我的demo,这个也是MJExtension中那个一句宏就可以解决归解档的实现原理。


案例3:利用runtime 获取所有属性来进行字典转模型

以往我们都是利用KVC进行字典转模型,但是它还是有一定的局限性,例如:模型属性和键值对对应不上会crash(虽然可以重写setValue:forUndefinedKey:方法防止报错),模型属性是一个对象或者数组时不好处理等问题,所以无论是效率还是功能上,利用runtime进行字典转模型都是比较好的选择。


字典转模型我们需要考虑三种特殊情况:


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)


根据上面的三种特殊情况,我们一个个处理,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,JSON数据和sample如下:

JSON数据



- (void)setDict:(NSDictionary *)dict {


    Class c = self.class;


    while (c &&c != [NSObject class]) {


        unsigned int outCount = 0;


        Ivar *ivars = class_copyIvarList(c, &outCount);


        for (int i = 0; i < outCount; i++) {


            Ivar ivar = ivars[i];


            NSString *key = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getName(ivar)];


            // 成员变量名转为属性名(去掉下划线 _ )


            key = [key substringFromIndex:1];


            // 取出字典的值


            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


            if (value == nil) continue;


            // 将字典中的值设置到模型上


            [self setValue:value forKeyPath:key];


        }


        free(ivars);


        c = [c superclass];


    }


}


第二种情况是模型的属性是另外一个模型对象

JSON数据


这时候我们就需要利用runtime的ivar_getTypeEncoding 方法获取模型对象类型,对该模型对象类型再进行字典转模型,也就是进行递归,需要注意的是我们要排除系统的对象类型,例如NSString,下面的方法中我添加了一个类方法方便递归。


打印可以看到各属性类型



#import "NSObject+JSONExtension.h"#import@implementation NSObject (JSONExtension)


- (void)setDict:(NSDictionary *)dict {


    Class c = self.class;


    while (c &&c != [NSObject class]) {


        unsigned int outCount = 0;


        Ivar *ivars = class_copyIvarList(c, &outCount);


        for (int i = 0; i < outCount; i++) {


            Ivar ivar = ivars[i];


            NSString *key = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getName(ivar)];


            // 成员变量名转为属性名(去掉下划线 _ )


            key = [key substringFromIndex:1];


            // 取出字典的值


            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


            if (value == nil) continue;


            // 获得成员变量的类型


            NSString *type = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getTypeEncoding(ivar)];


            // 如果属性是对象类型


            NSRange range = [type rangeOfString:@"@"];


            if (range.location != NSNotFound) {


                // 那么截取对象的名字(比如@"Dog",截取为Dog)


                type = [type substringWithRange:NSMakeRange(2, type.length - 3)];


                // 排除系统的对象类型


                if (![type hasPrefix:@"NS"]) {


                    // 将对象名转换为对象的类型,将新的对象字典转模型(递归)


                    Class class = NSClassFromString(type);


                    value = [class objectWithDict:value];


                }


            }


            // 将字典中的值设置到模型上


            [self setValue:value forKeyPath:key];


        }


        free(ivars);


        c = [c superclass];


    }


}


+ (instancetype )objectWithDict:(NSDictionary *)dict {


    NSObject *obj = [[self alloc]init];


    [obj setDict:dict];


    return obj;


}


第三种情况是模型的属性是一个数组,数组中是一个个模型对象,例如下面的数据我就可以通过books[0].name获取到C语言程序设计

JSON数据


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。这块语言可能解释不太清楚,可以参考我的demo,直接运行即可。

NSObject+JSONExtension.h


// 返回数组中都是什么类型的模型对象


- (NSString*)arrayObjectClass ;


NSObject+JSONExtension.m


#import "NSObject+JSONExtension.h"#import@implementation NSObject (JSONExtension)


- (void)setDict:(NSDictionary *)dict {


    Class c = self.class;


    while (c &&c != [NSObject class]) {


        unsigned int outCount = 0;


        Ivar *ivars = class_copyIvarList(c, &outCount);


        for (int i = 0; i < outCount; i++) {


            Ivar ivar = ivars[i];


            NSString *key = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getName(ivar)];


            // 成员变量名转为属性名(去掉下划线 _ )


            key = [key substringFromIndex:1];


            // 取出字典的值


            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


            if (value == nil) continue;


            // 获得成员变量的类型


            NSString *type = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getTypeEncoding(ivar)];


            // 如果属性是对象类型


            NSRange range = [type rangeOfString:@"@"];


            if (range.location != NSNotFound) {


                // 那么截取对象的名字(比如@"Dog",截取为Dog)


                type = [type substringWithRange:NSMakeRange(2, type.length - 3)];


                // 排除系统的对象类型


                if (![type hasPrefix:@"NS"]) {


                    // 将对象名转换为对象的类型,将新的对象字典转模型(递归)


                    Class class = NSClassFromString(type);


                    value = [class objectWithDict:value];


                }else if ([type isEqualToString:@"NSArray"]) {


                    // 如果是数组类型,将数组中的每个模型进行字典转模型,先创建一个临时数组存放模型


                    NSArray *array = (NSArray *)value;


                    NSMutableArray *mArray = [NSMutableArray array];


                    // 获取到每个模型的类型


                    id class ;


                    if ([self respondsToSelector:@selector(arrayObjectClass)]) {


                        NSString *classStr = [self arrayObjectClass];


                        class = NSClassFromString(classStr);


                    }


                    // 将数组中的所有模型进行字典转模型


                    for (int i = 0; i < array.count; i++) {


                        [mArray addObject:[class objectWithDict:value[i]]];


                    }


                    value = mArray;


                }


            }


            // 将字典中的值设置到模型上


            [self setValue:value forKeyPath:key];


        }


        free(ivars);


        c = [c superclass];


    }


}


+ (instancetype )objectWithDict:(NSDictionary *)dict {


    NSObject *obj = [[self alloc]init];


    [obj setDict:dict];


    return obj;


}


@end


(转载并修改自)文/滕先洪 

原文链接:http://www.jianshu.com/p/ab966e8a82e2#

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