Code_浅蓝之runtime学习与记录

iOS内功篇：runtime

iOS runtime实战应用：成员变量和属性

iOS runtime实战应用：关联对象

iOS runtime实战应用：Method Swizzling

以下属于我的摘着和学习

iOS内功篇：runtime

runtime是一个c和汇编写的动态库，它就像一个小小的系统，将OC和C紧密关联；这个系统主要做两件事

1. 封装C语言的结构体和函数，让开发者在运行时创建、检查或修改类，对象和方法等等。
2. 传递消息，找出方法的最终执行代码。

栗子:

[student walkTheDog];

那么runtime会将它转化成C语言的代码

objc_msgSend(student, @selector(walkTheDod));

这个方法就是发送消息的方法，类似这样的方法runtime提供了很多，比如：

// 获取属性列表
objc_property_t * class_copyPropertyList ( Class cls, unsigned int *outCount ); 
// 获取所有方法的数组
Method * class_copyMethodList ( Class cls, unsigned int *outCount );    
 // 添加方法        
BOOL class_addMethod ( Class cls, SEL name, IMP imp, const char *types );     

那么我们可以利用这些方法干点什么？

方法调用流程

 1> 遍历对象的属性
 比如；看看student的有哪些属性(性别，生日)

 2> 动态添加/修改属性，动态添加/修改/替换方法
  比如: 修改student的性别，生日日期，walkTheDog(变成study)

 3> 动态创建Class/Object/Protocol等等...

 4> 方法拦截调用(修改实现/添加实现)
 比如:Student1发送一个walkTheDog消息, 而walkTheDog方法没有实现，我们可以通过runtime拦截，给方法动态添加一个实现，甚至可以让其他对象Student2来walkTheDog;

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下面以实例对象调用 student walkTheDog 为栗子描述方法调用流程:

    1> 编译器会把`student walkTheDog` 转化为objc_msgSend(student,@seletor(walkTheDog))

    2> `runtime` 会在student实例对象所对应的Student类的方法缓存列表里查找方法SEL

    3> 如果没有找到，则在Student类的方法分发表查找方法的SEL。（类由对象isa指针指向，方法分发表即methodList）

    4> 如果没有找到，则在其父类的方法分发表里查找方法的SEL(父类由类的superClass指向 [self和super区别](http://blog.youkuaiyun.com/li15809284891/article/details/54836905)),如果一直没找到，会到达NSObject基类，最终没有改方法则编译器报错。

    5> 如果使用`student preformSelector:@selector:(walkTheDog)`的方式调用方法，需要到运行时才能确定对象能否接收指定的消息，这个时候会进入消息转发流程

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消息转发流程

1> 动态方法解析
接收到位置消息时（假设student的walkTheDog方法尚未实现）， runtime 会调用 +resolveInstanceMethod:（实例方法）或者+resolveClassMethod:（类方法），在该方法中，我们可以给未知消息新增一个已经实现的方法。

void study(id self, SEL _cmd) {
    //let the student study
}

+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel {
    NSString *selString = NSStingFormSelector(sel);
    if ([selString isEqualToString:@"walkTheDog"]){
        class_addMethod(self.class, @selector(walkTheDog), (IMP)study, "@:");
    }
    return [super resolveInstanceMethod:sel];
}

2> 备用接收者

如果以上方法都没有做处理, runtime会调用 - (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector 方法。
如果该方法返回了一个非nil （也不是self）的对象，而且该对象实现了这个方法，那么这个对象就成了消息的接收者，消息就被分发到该对象。

适用情况: 通常在对象内部使用，让内部的另一个对象处理消息，在外面看起来就像是对象处理了消息。

-(id)forwardTargetForSelector:(SEL)aSelector {
    NSString *selString = NSStringFromSelector(aSelector);
    if ([selString isEquaToString:@"walkTheDog"])
        return self.student2;
    }
    return [super forwardingTargetSelector:aSelector];
}

3> 完整消息转发
在- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation方法中选择转发消息的对象，其中anInvocation对象封装了未知消息的所有细节，并保留调用结果发送到原始调用者。
比如：student将消息完整转发brother来处理

- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation {
    if ([Person instancesRespondToSelector:anInvocation.selector]) {
        [anInvocation invokeWithTarget:self.person];
    }
}

4> 如果在以上三个方法都没有处理未知消息，则会引发异常。

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iOS runtime实战应用：成员变量和属性

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成员变量

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1、定义：

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Ivar: 实例变量类型，是一个指向objc_ivar结构体的指针

typedef struct objc_ivar *Ivar;

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2、操作函数：

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// 获取所有成员变量
class_copyIvarList

// 获取成员变量名
ivar_getName

// 获取成员变量类型编码
ivar_getTypeEncoding

// 获取指定名称的成员变量
class_getInstanceVariable

// 获取某个对象成员变量的值
object_getIvar

// 设置某个对象成员变量的值
object_setIvar

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3、使用实例：

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Model的头文件声明如下：

     @interface Model : NSObject {
        NSString * _str1;
     }
     @property NSString * str2;
     @property (nonatomic, copy) NSDictionary * dict1;
     @end

获取其成员变量：

     unsigned int outCount = 0;

     // 获取所有成员变量
     Ivar * ivars = class_copyIvarList([Model class], &outCount);

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

        Ivar ivar = ivars[i];

        const char * name = ivar_getName(ivar);

        const char * type = ivar_getTypeEncoding(ivar);

        NSLog(@"类型为 %s 的 %s ",type, name);
    }

    free(ivars);

打印结果:

[897:26127] 类型为 @"NSString" 的 _str1 
[897:26127] 类型为 @"NSString" 的 _str2 
[897:26127] 类型为 @"NSDictionary" 的 _dict1 

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属性

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1、定义：

objc_property_t：声明的属性的类型，是一个指向objc_property结构体的指针

typedef struct objc_property *objc_property_t;

2、操作函数：

// 获取所有属性
class_copyPropertyList

说明：使用class_copyPropertyList并不会获取无@property声明的成员变量

// 获取属性名
property_getName

// 获取属性特性描述字符串
property_getAttributes

// 获取所有属性特性
property_copyAttributeList

说明：
property_getAttributes函数返回objc_property_attribute_t结构体列表，objc_property_attribute_t结构体包含name和value，常用的属性如下：

属性类型  name值：T  value：变化
编码类型  name值：C(copy) &(strong) W(weak) 空(assign) 等 value：无
非/原子性 name值：空(atomic) N(Nonatomic)  value：无
变量名称  name值：V  value：变化

使用property_getAttributes获得的描述是property_copyAttributeList能获取到的所有的name和value的总体描述，如 T@"NSDictionary",C,N,V_dict1

3、使用实例：

unsigned int outCount = 0;
objc_property_t *porperties = class_copyProperList([Model class], &outCount):
for (unsigned int i = 0, i<outCount; i++) {
    objc_property_t property = properties[i];
    //属性名
    const char *name = property_getName(property);
    //属性描述
    const char *propertyAttr = proper_getAttributes(property);
    NSLog(@"属性描述为 %s 的 %s", propertyAttr, name);

       //属性的特性
        unsigned int attrCount = 0;
        objc_property_attribute_t * attrs = property_copyAttributeList(property, &attrCount);
        for (unsigned int j = 0; j < attrCount; j ++) {
            objc_property_attribute_t attr = attrs[j];
            const char * name = attr.name;
            const char * value = attr.value;
            NSLog(@"属性的描述：%s 值：%s", name, value);
        }
        free(attrs);
        NSLog(@"\n");
    }
    free(properties);
}

打印结果:

text[1202:55532] 属性名: str2 属性描述: T@"NSString",&,V_str2
text[1202:55532] 属性名: T 值：@"NSString"
text[1202:55532] 属性名: & 值：
text[1202:55532] 属性名: V 值：_str2
text[1202:55532] 
text[1202:55532] 属性名: dict1 属性描述: T@"NSDictionary",C,N,V_dict1
text[1202:55532] 属性名: T 值：@"NSDictionary"
text[1202:55532] 属性名: C 值：
text[1202:55532] 属性名: N 值：
text[1202:55532] 属性名: V 值：_dict1
text[1202:55532] 

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应用实例

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1、简单的JSON转模型

- (instancetype)initWithDict:(NSDictionary *)dict {

    if (self = [self init]) {
        //(1)获取类的属性及属性对应的类型
        NSMutableArray * keys = [NSMutableArray array];
        NSMutableArray * attributes = [NSMutableArray array];
        /*
         * 例子
         * name = value3 attribute = T@"NSString",C,N,V_value3
         * name = value4 attribute = T^i,N,V_value4
         */
        unsigned int outCount;
        objc_property_t * properties = class_copyPropertyList([self class], &outCount);
        for (int i = 0; i < outCount; i ++) {
            objc_property_t property = properties[i];
            //通过property_getName函数获得属性的名字
            NSString * propertyName = [NSString stringWithCString:property_getName(property) encoding:NSUTF8StringEncoding];
            [keys addObject:propertyName];
            //通过property_getAttributes函数可以获得属性的名字和@encode编码
            NSString * propertyAttribute = [NSString stringWithCString:property_getAttributes(property) encoding:NSUTF8StringEncoding];
            [attributes addObject:propertyAttribute];
        }
        //立即释放properties指向的内存
        free(properties);

        //(2)根据类型给属性赋值
        for (NSString * key in keys) {
            if ([dict valueForKey:key] == nil) continue;
            [self setValue:[dict valueForKey:key] forKey:key];
        }
    }
    return self;

}

2、快速归档

- (id)initWithCoder:(NSCoder *)aDecoder {
    if (self = [super init]) {
        unsigned int outCount;
        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)];
            [self setValue:[aDecoder decodeObjectForKey:key] forKey:key];
        }
    }
    return self;
}

- (void)encodeWithCoder:(NSCoder *)aCoder {
    unsigned int outCount;
    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)];
        [aCoder encodeObject:[self valueForKey:key] forKey:key];
    }
}

3、访问私有变量

    Ivar ivar = class_getInstanceVariable([Model class], "_str1");
    NSString * str1 = object_getIvar(model, ivar);