自己最近在研究Runtime，研究好久才知道了一些大概和简单的应用。在这里做一个笔记。RunTime被称为iOS开发的黑魔法，功能之强大，简直就是装逼神器啊。自己也是摸索着前人的步伐，一步一步探索Runtime机制在开发中的使用。
1.什么是Runtime
Runtime是一套底层的C语言API，包含很多强大实用的C语言数据类型和C语言函数。平时我们编写的OC代码，都是基于Runtime实现的。OC是运行时语言，也只有在运行的时候才可以确定对象的类型，并调用类的对象的相应的方法，其中最主要的是消息机制。所以利用Runtime机制可以在程序运行的时候动态修改类的方法、类的对象的属性、方法、创建类别。这些应该是Runtime的基本用法吧，也是我们在平时的开发中用到的。
例如下边的这个方法在运行时会被转化：
/* OC方法调用 */
[obj makeTest];
/* 编译时Runtime会将上面的代码转为下面的消息发送 */
objc_msgSend(obj, @selector(makeText));
iOS的顶层基类NSObject含有一个指向objc_class结构体的isa指针：
@interface NSObject{
Class isa;
}
typedef struct objc_class *Class;
struct objc_class {
Class isa; // 指向metaclass，也就是静态的Class
Class super_class ; // 指向其父类
const char *name ; // 类名
long version ; // 类的版本信息，初始化默认为0
/* 一些标识信息，如CLS_CLASS(0x1L)表示该类为普通class;
CLS_META(0x2L)表示该类为metaclass */
long info;
long instance_size ; // 该类的实例变量大小(包括从父类继承下来的实例变量);
struct objc_ivar_list *ivars; // 用于存储每个成员变量的地址
/* 与info的一些标志位有关,如是普通class则存储对象方法，如是metaclass则存储类方法; */
struct objc_method_list **methodLists ;
struct objc_cache *cache; // 指向最近使用的方法的指针，用于提升效率；
struct objc_protocol_list *protocols; // 存储该类遵守的协议
}
在objc_msgSend函数的调用过程：
1.首先通过obj的isa指针找到obj对应的Class。
2.在Class中先去cache中通过SEL查找对应函数method
3.若cache中未找到，再去methodLists中查找
4.若methodLists中未找到，则进入superClass按前面的步骤进行递归查找
5.若找到method，则将method加入到cache中，以方便下次查找，并通过method中的函数指针跳转到对应的函数中去执行。
6.如果一直查找到NSObject还没查找到，则会进入消息动态处理流程。
消息动态处理流程：
/* 1. 时机处理之一，在这个方法中我们可以利用runtime的特性动态添加方法来处理 */
+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel;
/* 2. 时机处理之二，在这个方法中看代理能不能处理，如果代理对象能处理，则转接给代理对象 */
- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector;
/* 3. 消息转发之一，该方法返回方法签名，如果返回nil，则转发流程终止，抛出异常 */
- (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector;
/* 4. 消息转发之二，在该方法中我们可以对调用方法进行重定向 */
- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation;
2.Runtime的应用场景
1>.程序运行过程中动态创建类，如：KVO的实现
2>.程序运行过程中动态修改对象的属性、方法
3>.遍历一个类的所有成员变量、方法
4>.交换方法
5>.运行时创建类
3.场景举例:
(1).动态创建类---实现自己的KVO监听
KVO监听相信大家在平时开发中都有用到过，但是它是怎么监听到属性变化的呢？懒加载大家都有用到吧，自己重写属性的set方法。对，KVO就是监听属性的set方法。让我们先看第一张图：
图中实例对象p的isa指针指向的是Person类，让我们单步往下走
现在p的isa指针指向的是NSKVONotifying_Person这个类。在程序运行的时候，苹果利用runtime机制动态的创建了一个继承Person类的NSKVONotifying_Person这个类，并将isa指针动态指向子类方法。苹果在动态创建的NSKVONotifying_Person这个类中重写父类属性的set方法，方法实现中再调用父类的set方法。
现在我们自己利用Runtime实现自己的KVO监听，关键代码如下：
-(void)LR_addObserver:(NSObject *)observer forKeyPath:(NSString *)keyPath options:(NSKeyValueObservingOptions)options context:(void *)context{
//获取类名
NSString* oldClass = NSStringFromClass([self class]);
NSString* newClass = [@"LR" stringByAppendingString:oldClass];
const char* name = [newClass UTF8String];
//1.动态生成一个类
Class myClass = objc_allocateClassPair([self class], name, 0);
//添加一个方法
class_addMethod(myClass, @selector(setName:), (IMP)setName, "");
//2.注册这个类
objc_registerClassPair(myClass);
//3.修改isa指针
object_setClass(self, myClass);
//4.实现setName方法
void setName(id self, SEL _cmd,NSString* newName){
NSLog(@"我来饿了");
}
(2).程序运行过程中动态修改对象的属性、方法
我们在demo中调用Person类一个没有实现的方法，然后command+R会怎样？Crash！！！
Person* p = [[Person alloc] init];
[p performSelector:@selector(run)];
现在我们可以利用runtime机制实现方法的懒加载。
关键代码如下：
+(BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel{
if (sel == @selector(run)) {
//1.cls 类类型
//2.name 方法编号
//3.imp 方法实现。函数指针指向一个实现
//4.types 返回值类型
class_addMethod([Person class], sel, (IMP)haha, "v");
}
／*
第四个参数的含义：
v表示void，@表示id类型，:表示SEL类型
"v@:@"：表示返回值为void，接受一个id类型、一个SEL类型、一个id类型的方法
"@@:"：表示返回值为id类型，接受一个id类型和一个SEL类型参数的方法
*／
return [super resolveInstanceMethod:sel];
}
实现动态添加的方法的实现
void haha(id self ,SEL _cmd){
NSLog(@"%@===%@",self,NSStringFromSelector(_cmd));
NSLog(@"你说啥");
}
当一个类调用了没有实现的方法，就会来到runtime的这个方法resolveInstanceMethod，进行方法的寻找，如果子类中没有方法的实现，就会在父类中寻找，如果父类也没有，就往父类的父类取寻找。所以在这个方法中我们使用class_addMethod方法动态的为Person类添加方法。
注：在所有的方法中都会隐式接收2个参数----self，_cmd。self调用的类，_cmd方法的编码名。这两个参数只有你传入之后才可以在方法实现中拿到。
(3).遍历一个类的所有成员变量、方法
主要用到的方法如下：
class_copyIvarList--->获取类的成员变量列表-->多用于字典转模型，归解档的操作。（有兴趣的可以研究一下MJExtension的内部实现，受益匪浅）
class_copyPropertyList--->获取类的属性列表
代码如图：
(4).交换方法
通过runtime的method_exchangeImplementations方法来实现方法的互换（实际是利用runtime改变了两个方法的isa指针指向）。一般用自己写的方法（常用在自己封装的类或写的框架中，添加某些防错措施）来替换系统的方法，如：
在数组中的越界访问或数组使用addObject方法添加元素为nil时导致的程序崩溃。可以新建一个分类实现方法的交换来防止程序的崩溃，如图：
(5).动态添加一个类
4.Runtime的简单应用
当我们的项目越做越大越复杂的时候，建立的控制器也会越来越多，相应的跳转也会增加。特别是你接收一个大项目的时候，对整体的业务逻辑不熟悉，整体的架构体系也是一头雾水，然而你又要修复某个页面的BUG，估计要找到对应的页面都要找好久。有没有一种方式可以快速找到某个页面对应的ciewController呢？
方案一、在整个项目建立初期构建一个基类viewController，此后创建的VC均继承于基类。我们只需要重写基类的viewWillAppear方法。
- (void)viewWillAppear:(BOOL)animated {
[super viewWillAppear:animated];
NSString *className = NSStringFromClass([self class]);
NSLog(@"%@ will appear", className);
}
方案二、给viewController创建一个分类，在分类里边进行方法的替换。这里所说的方法替换并不是使用method_exchangeImplementations改变两个方法的isa指针指向。而是先拿到系统方法的IMP实现，然后构建一个新的符合我们需求的IMP实现来替代系统方法的IMP实现。如图：
具体代码如下：
5.Runtime使用心得
Runtime很强大，这只是我的一个初步的了解，对于很多东西不是很了解。这应该算是Runtime的一个基础用法吧。不过黑魔法就是用着酸爽。要理解透彻，并且在开发中熟练应用感觉任重道远啊。
