Runtime全方位装逼指南

楔子
Runtime是什么?见名知意,其概念无非就是“因为 Objective-C 是一门动态语言,所以它需要一个运行时系统……这就是 Runtime 系统”云云。对博主这种菜鸟而言,Runtime 在实际开发中,其实就是一组C语言的函数。胡适说:“多研究些问题,少谈些主义”,云山雾罩的概念听多了总是容易头晕,接下来我们直接从代码入手学习 Runtime。

1、由objc_msgSend说开去:
Objective-C 中的方法调用,不是简单的方法调用,而是发送消息,也就是说,其实 [receiver message] 会被编译器转化为: objc_msgSend(receiver, selector),何以证明?新建一个类 MyClass,其.m文件如下:

使用 clang 重写命令:

然后在同一目录下会多出一个 MyClass.cpp 文件,双击打开,可以看到 init 方法已经被编译器转化为下面这样:

我们要找的就是它:

objc_msgSend 函数被定义在 objc/message.h 目录下,其函数原型是酱紫滴:

该函数有两个参数,一个 id 类型,一个 SEL 类型。

2、SEL
SEL 被定义在 objc/objc.h 目录下:

其实它就是个映射到方法的C字符串,你可以用 Objective-C 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
与 SEL 一样,id 也被定义在 objc/objc.h 目录下:

id 是一个结构体指针类型,它可以指向 Objective-C 中的任何对象。objc_object 结构体定义如下:

我们通常所说的对象,就长这个样子,这个结构体只有一个成员变量 isa,对象可以通过 isa 指针找到其所属的类。isa 是一个 Class 类型的成员变量,那么 Class 又是什么呢?

4、Class
Class 也是一个结构体指针类型:

objc_class 结构体是酱紫滴:

我们通常说的就长这样子:
·Class 也有一个 isa 指针,指向其所属的元类(meta).
·super_class:指向其超类.
·name:是类名.
·version:是类的版本信息.
·info:是类的详情.
·instance_size:是该类的实例对象的大小.
·ivars:指向该类的成员变量列表.
·methodLists:指向该类的实例方法列表,它将方法选择器和方法实现地址联系起来。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,同样解释了 Category 不能添加属性的原因.
·cache:Runtime 系统会把被调用的方法存到 cache 中(理论上讲一个方法如果被调用,那么它有可能今后还会被调用),下次查找的时候效率更高.
·protocols:指向该类的协议列表.


说到这里有点乱了,我们来捋一下,当我们调用一个方法时,其运行过程大致如下:

首先,Runtime 系统会把方法调用转化为消息发送,即 objc_msgSend,并且把方法的调用者,和方法选择器,当做参数传递过去.

此时,方法的调用者会通过 isa 指针来找到其所属的类,然后在 cache 或者 methodLists 中查找该方法,找得到就跳到对应的方法去执行.

如果在中没有找到该方法,则通过 super_class 往上一级超类查找(如果一直找到 NSObject 都没有找到该方法的话,这种情况,我们放到后面消息转发的时候再说).

前面我们说 methodLists 指向该类的实例方法列表实例方法-方法,那么类方法(+方法)存储在哪儿呢?类方法被存储在元类中,Class 通过 isa 指针即可找到其所属的元类.

上图实线是 super_class 指针,虚线是 isa 指针。根元类的超类是NSObject,而 isa 指向了自己。NSObject 的超类为 nil,也就是它没有超类。

5、使用objc_msgSend
前面我们使用 clang 重写命令,看到 Runtime 是如何将方法调用转化为消息发送的。我们也可以依样画葫芦,来学习使用一下 objc_msgSend。新建一个类 TestClass,添加如下方法:

我们可以像下面这样,使用 objc_msgSend 依次调用这些方法:

也许你已经注意到,objc_msgSend 在使用时都被强制转换了一下,这是因为 objc_msgSend 函数可以hold住各种不同的返回值以及多个参数,但默认情况下是没有参数和返回值的。如果我们把调用 showAge 方法改成这样:

Xcode 就会报错:

完整的 objc_msgSend 使用代码在这里

6、objc_msgSendSuper
编译器会根据情况在 objc_msgSend,objc_msgSend_stret,objc_msgSendSuper,objc_msgSendSuper_stret 或 objc_msgSend_fpret 五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 objc_msgSendSuper 方法,如果消息返回值是数据结构,就会调用 objc_msgSendSuper_stret 方法,如果返回值是浮点数,则调用 objc_msgSend_fpret 方法。

这里我们重点说一下 objc_msgSendSuper,objc_msgSendSuper 函数原型如下:

当我们调用 [super selector] 时,Runtime 会调用 objc_msgSendSuper 方法,objc_msgSendSuper 方法有两个参数,super 和 op,Runtime 会把 selector 方法选择器赋值给 op。而 super 是一个 objc_super 结构体指针,objc_super 结构体定义如下:

Runtime 会创建一个 objc_spuer 结构体变量,将其地址作为参数(super)传递给 objc_msgSendSuper,并且将 self 赋值给 receiver:super—>receiver=self.
举个栗子,问下面的代码输出什么:

答案是全部输出 Son.
使用 clang 重写命令,发现上述代码被转化为:

当调用 [super class] 时,会转换成 objc_msgSendSuper 函数:

第一步先构造 objc_super 结构体,结构体第一个成员就是 self。第二个成员是 (id)class_getSuperclass(objc_getClass(“Son”)).

第二步是去 Father 这个类里去找 – (Class)class,没有,然后去 NSObject 类去找,找到了。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,所以两个输出结果都是 Son。

7、对象关联
对象关联允许开发者对已经存在的类在 Category 中添加自定义的属性

·object 是源对象.
·value 是被关联的对象.
·key 是关联的键,objc_getAssociatedObject 方法通过不同的 key 即可取出对应的被关联对象.
·policy 是一个枚举值,表示关联对象的行为,从命名就能看出各个枚举值的含义:

要取出被关联的对象使用 objc_getAssociatedObject 方法即可,要删除一个被关联的对象,使用 objc_setAssociatedObject 方法将对应的 key 设置成 nil 即可:

objc_removeAssociatedObjects 方法将会移除源对象中所有的关联对象.
举个栗子,假如我们要给 UIButton 添加一个监听单击事件的 block 属性,新建 UIButton 的 Category,其.m文件如下:

然后在代码中,就可以使用 UIButton 的属性来监听单击事件了:

完整的对象关联代码点这里

8、自动归档
博主在学习 Runtime 之前,归档的时候是酱紫写的:

那么问题来了,如果当前 Model 有100个属性的话,就需要写100行这种代码:

想想都头疼,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:).

举个栗子,新建一个 Model 类,其.m文件如下:

完整的自动归档代码在这里

9、字典与模型互转
最开始博主是这样用字典给 Model 赋值的:

可想而知,遇到的问题跟归档时候一样(后来使用MJExtension),这里我们稍微来学习一下其中原理,字典转模型的时候:
1.根据字典的 key 生成 setter 方法.
2.使用 objc_msgSend 调用 setter 方法为 Model 的属性赋值(或者 KVC).

模型转字典的时候:
1.调用 class_copyPropertyList 方法获取当前 Model 的所有属性.
2.调用 property_getName 获取属性名称.
3.根据属性名称生成 getter 方法.
4.使用 objc_msgSend 调用 getter 方法获取属性值(或者 KVC).

代码如下:

完整代码在这里

10、动态方法解析
前面我们留下了一点东西没说,那就是如果某个对象调用了不存在的方法时会怎么样,一般情况下程序会crash,错误信息类似下面这样:

但是在程序crash之前,Runtime 会给我们动态方法解析的机会,消息发送的步骤大致如下:

1.检测这个 selector 是不是要忽略的。比如 Mac OS X 开发,有了垃圾回收就不理会 retain,release 这些函数了.

2.检测这个 target 是不是 nil 对象。ObjC 的特性是允许对一个 nil 对象执行任何一个方法不会 Crash,因为会被忽略掉.

3.如果上面两个都过了,那就开始查找这个类的 IMP,先从 cache 里面找,完了找得到就跳到对应的函数去执行.
如果 cache 找不到就找一下方法分发表.

4.如果分发表找不到就到超类的分发表去找,一直找,直到找到NSObject类为止.

如果还找不到就要开始进入消息转发了,消息转发的大致过程如图:

1.进入 resolveInstanceMethod: 方法,指定是否动态添加方法。若返回NO,则进入下一步,若返回YES,则通过 class_addMethod 函数动态地添加方法,消息得到处理,此流程完毕.

2.resolveInstanceMethod: 方法返回 NO 时,就会进入 forwardingTargetForSelector: 方法,这是 Runtime 给我们的第二次机会,用于指定哪个对象响应这个 selector。返回nil,进入下一步,返回某个对象,则会调用该对象的方法.

3.若 forwardingTargetForSelector: 返回的是nil,则我们首先要通过 methodSignatureForSelector: 来指定方法签名,返回nil,表示不处理,若返回方法签名,则会进入下一步.

4当第 methodSignatureForSelector: 方法返回方法签名后,就会调用 forwardInvocation: 方法,我们可以通过 anInvocation 对象做很多处理,比如修改实现方法,修改响应对象等.

如果到最后,消息还是没有得到响应,程序就会crash,详细代码在这里


http://yulingtianxia.com/blog/2014/11/05/objective-c-runtime/
http://www.henishuo.com/category/runtime/
http://chun.tips/blog/2014/11/05/bao-gen-wen-di-objective[nil]c-runtime(1)[nil]-self-and-super/

1 7 收藏 评论

相关文章

可能感兴趣的话题



直接登录
跳到底部
返回顶部