初识 Runtime

前言

之前在看一些第三方源码的时候，时不时的能碰到一些关于运行时相关的代码。于是乎，就阅读了一些关于运行时的文章，感觉写的都不错，写此篇文章为了记录一下，同时也重新学习一遍。

Runtime简介

• Runtime简称运行时，OC就是运行时机制。
• C语言中函数的调用在编译的时候就会决定调用哪个函数。
• 对于OC来说，属于动态调用过程，在编译的时候并不能决定调用哪个函数，只有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。
• 事实证明：
  1. 在编译阶段，OC可以调用任何函数，即使这个函数并未实现，只要申明就不会报错。
  2. 在编译阶段，C语言调用未实现的函数就会报错。

Runtime的作用

发送消息

• 方法调用的本质就是向对象发送消息。

• objc_msgSend,只有对象才能发送消息，因此以objc开头。注意：在oc中，不论是实例对象还是Class，都是id类型的对象

• 让我们来看看方法调用转化成运行时的代码，看看调用方法的真面目吧。

  1. 新建一个命令行工程

  2. 然后在main方法里面写上

     int main(int argc, const char * argv[]) {
         @autoreleasepool {
             NSObject *obj = [[NSObject alloc] init];
         }
         return 0;
     }
     

  3. 用终端跳转到工程所在的根目录，然后命令行运行clang -rewrite-objc main.m

  4. 然后ls查看一下当前目录可以看到有一个main.cpp文件，我们用open main.cpp打开该文件，可以看到一大串代码，我们可以直接翻到底部，可以看到这样的代码：

     int main(int argc, const char * argv[]) {
         /* @autoreleasepool */ { __AtAutoreleasePool __autoreleasepool;
                 NSObject *obj = ((NSObject *(*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend)((id)((NSObject *(*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend)((id)objc_getClass("NSObject"), sel_registerName("alloc")), sel_registerName("init"));
             }
             return 0;
     }
     

  5. 删除掉一些强制转换，将上面的代码简化后：

     int main(int argc, const char * argv[]) {
         /* @autoreleasepool */ { __AtAutoreleasePool __autoreleasepool;
                 NSObject *obj = objc_msgSend(objc_getClass("NSObject"), sel_registerName("alloc")), sel_registerName("init"));
             }
         return 0;
         }
     

总结：到这里，我们可以看到调用方法的本质就是发送消息了，并且可以看到我们写的

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

> 上面这条语句发送了两次消息，第一次发送了`alloc`消息，第二次发送了`init`消息。

### 给分类添加属性
相信大家都知道分类是不可以添加属性的，不过我们可以通过运行时，给分类动态的添加属性。

**原理：**给一个分类声明属性，其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。

#### 实践
- 我们给`NSObject`添加一个分类，然后声明一个`name`属性。

	```objc
		#import <Foundation/Foundation.h>
		@interface NSObject (Extension)
		@property (nonatomic, copy) NSString *name;
		@end
	```

- 我们创建一个`NSObject`对象，然后给`name`属性赋值，并且打印`name`的值。
   我们可以看到编译成功，但是运行的时候就会华丽丽的崩溃，这就是所谓的不能给分类添加属性的原因了。不过我们可以通过运行时实现。
- 接下来我们在.m文件重写`name`属性的`setter`以及`getter`方法。

	```objc
		#import "NSObject+Extension.h"
		#import <objc/runtime.h>
		static const char *key = "name";
		@implementation NSObject (Extension)
		-(NSString *)name {
		    // 根据关联的key，获取关联的值
		    return objc_getAssociatedObject(self, key);
		}
		-(void)setName:(NSString *)name {
		    // 第一个参数：给哪个对象添加关联
		    // 第二个参数：关联的key，通过这个key获取
		    // 第三个参数：关联的value
		    // 第四个参数:关联的策略
		    objc_setAssociatedObject(self, key, name, OBJC_ASSOCIATION_COPY_NONATOMIC);
		}
		@end
	```

- 运行程序，编译成功，运行也成功。

### 动态添加方法
* **开发使用场景:** 如果一个类方法非常多，加载该类到内存的时候比较耗费资源，需要给每个方法生成映射表，可以使用运行时给该类动态添加方法来解决。(**ps:我感觉这个在开发中不常用**)

#### 实践
- 创建一个继承`NSObject`的`Student`类，声明一个`study`方法。

	```objc
		#import <Foundation/Foundation.h>
		@interface Student : NSObject
		-(void)study;
		@end
	```

- 创建一个`Student`对象，调用`study`方法。

	```objc
		Student *s = [[Student alloc] init];
	   [s performSelector:@selector(study)];
	```
	此时会出现一个经典的报错：
	```objc
		-[Student study]: unrecognized selector sent to instance 0x7fd719cbb2f0
	```

	> **错误原因:调用一个未实现的实例方法**

- 我们在`Student`类.m文件动态添加study方法的实现。

	```objc
		#import "Student.h"
		#import <objc/runtime.h>
		@implementation Student
		// void(*)()
		// 默认方法都有两个隐式参数，
		void studyStudent(id self, SEL sel){
		    NSLog(@"%@--%@",self,NSStringFromSelector(sel));
		}
		// 当一个对象调用未实现的方法，会调用该方法处理，并且会把对应的方法列表传进来，我们可以在这个方法里判断，未实现的方法是不是我们想要动态添加的方法。
		+(BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel {
		    if (sel == @selector(study)) {
		        // 第一个参数：给哪个类添加方法
		        // 第二个参数：添加方法的方法编号
		        // 第三个参数：添加方法的函数实现（函数地址）
		        // 第四个参数：函数的类型，(返回值+参数类型) v:void @:对象->self :表示SEL->_cmd
		        class_addMethod(self, @selector(study), studyStudent, "v@:");
		        // 注意：此处需要马上结束此方法(否则，如果存在继承关系的话，会调用到父类去)
		        return YES;
		    }
		    return [super resolveInstanceMethod:sel];
		}
		@end
 	```
### 交换方法实现
* 交换方法实现，也就是所谓的`Method Swizzling`。
* **场景一：**如果你整个项目都做完了，然后产品经理告诉你想统计每一个页面停留的时长。
* **场景二：**系统自带的方法功能不够，给系统自带的方法扩展一些功能，并且保持原有功能。

#### 实践
**场景一：**统计整个项目每一个页面停留时长。(**解决方法也不是唯一的**)

- 方式一：找到所有的控制器，然后写上：

	```objc
		-(void)viewWillAppear:(BOOL)animated {
		   [super viewWillAppear:animated];
		   [MobClick beginLogPageView:NSStringFromClass([self class])];
		}
		-(void)viewWillDisappear:(BOOL)animated {
		   [super viewWillDisappear:animated];
		   [MobClick endLogPageView:NSStringFromClass([self class])];
		}
	```

	然后我们一个项目可能有几十个甚至上百个页面需要统计，我们总不可能每个页面都这样写吧。于是乎，就有了**方式二**。

- 方式二：所有的界面都继承于一个基类，然后在基类中写上

	```objc
		-(void)viewWillAppear:(BOOL)animated {
		   [super viewWillAppear:animated];
		   [MobClick beginLogPageView:NSStringFromClass([self class])];
		}
		-(void)viewWillDisappear:(BOOL)animated {
		   [super viewWillDisappear:animated];
		   [MobClick endLogPageView:NSStringFromClass([self class])];
		}
	```

	可是一开始写项目的时候，并没有使用到继承，所以又papapa地就整个项目的控制器都继承于一个基类，重复地将每一个控制器的继承都该成了我们创建的基类。但是，这样解决真的好么，有可能我们有些界面是继承自`UITableViewController`的，`UICollectionViewController`，等等。那么你就可能会对这些控制器再单独的写上面的代码了。

	好不容易将整个项目改过来了，然后某天，公司来了一位新人，你告诉他所有的类都要继承自你写的那个基类，新手总是会不经意地犯错误(**也有可能是人家还没有习惯**)，有些类忘记继承了，后期排查起来费力费时。那么有没有更好地解决方式呢？**方式三**就可以处理这种问题。

- 方式三：使用`Method Swizzling`实现，给`UIViewController`写一个分类。

	```objc
		#import "UIViewController+Help.h"
		#import <objc/runtime.h>
		@implementation UIViewController (Help)
		+(void)load {
		    static dispatch_once_t onceToken;
		    dispatch_once(&onceToken, ^{
		        Class class = [self class];
		        methodSwizzling(class, @selector(viewWillAppear:), @selector(scott_viewWillAppear:));
		        methodSwizzling(class, @selector(viewWillDisappear:), @selector(scott_viewWillDisappear:));
		    });
		}
		void methodSwizzling(Class class, SEL originSelector, SEL swizzSelector){
		    Method originMethod = class_getInstanceMethod(class, originSelector);
		    Method swizzMethod = class_getInstanceMethod(class, swizzSelector);
		    BOOL isAddMethod = class_addMethod(class, originSelector, method_getImplementation(swizzMethod), method_getTypeEncoding(swizzMethod));
		    if (isAddMethod) {
		        class_replaceMethod(class, swizzSelector, method_getImplementation(originMethod), method_getTypeEncoding(originMethod));
		    }else{
		        method_exchangeImplementations(originMethod, swizzMethod);
		    }
		}
		-(void)scott_viewWillAppear:(BOOL)animated {
		    [self scott_viewWillAppear:animated];
		    NSLog(@"调用自定义viewWillAppear");
		}
		-(void)scott_viewWillDisappear:(BOOL)animated {
		    [self scott_viewWillDisappear:animated];
		    NSLog(@"调用自定义viewWillDissappear");
		}
		@end
	```

### 字典转模型
这个单独开一篇给大家讲讲吧。

## 结束语
希望通过本文能让大家学习到一些关于Runtime的知识，如果有什么疑问，欢迎大家一起讨论。