深入解析 Objective-C Runtime 的黑魔法与应用实践-优快云博客

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深入解析 Objective-C Runtime 的黑魔法与应用实践

Halfrost-Field ✍🏻 这里是写博客的地方 —— Halfrost-Field 冰霜之地项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/ha/Halfrost-Field

前言

Objective-C Runtime 是 iOS 开发中的核心机制，它为 Objective-C 的动态特性提供了底层支持。本文将深入探讨 Runtime 的核心功能与应用场景，帮助开发者更好地理解并运用这一强大工具。

Runtime 的核心优势

1. 实现伪多继承

Objective-C 本身不支持多继承，但通过消息转发机制可以实现类似多继承的效果。当对象接收到无法识别的消息时，Runtime 会依次调用以下方法：

resolveInstanceMethod: / resolveClassMethod:
forwardingTargetForSelector:
methodSignatureForSelector: 和 forwardInvocation:

通过重写 forwardingTargetForSelector: 方法，可以将消息转发给其他对象处理，从而实现"继承"多个类功能的效果。

注意事项：

系统方法如 respondsToSelector: 不会考虑转发链
需要重写相关方法（如 respondsToSelector:）来反映转发关系
这是一种高级技术，应谨慎使用

2. Method Swizzling 方法交换

Method Swizzling 是 Runtime 最著名的特性之一，它允许开发者在运行时动态交换方法的实现。

实现原理

Method Swizzling 本质上是交换方法的 SEL（选择器）和 IMP（实现指针）的映射关系。每个类都维护着一个方法列表，其中包含了 SEL 到 IMP 的映射。

标准实现模板

+ (void)load {
    static dispatch_once_t onceToken;
    dispatch_once(&onceToken, ^{
        Class class = [self class];
        
        SEL originalSelector = @selector(originalMethod);
        SEL swizzledSelector = @selector(swizzledMethod);
        
        Method originalMethod = class_getInstanceMethod(class, originalSelector);
        Method swizzledMethod = class_getInstanceMethod(class, swizzledSelector);
        
        BOOL didAddMethod = class_addMethod(class,
                                          originalSelector,
                                          method_getImplementation(swizzledMethod),
                                          method_getTypeEncoding(swizzledMethod));
        
        if (didAddMethod) {
            class_replaceMethod(class,
                              swizzledSelector,
                              method_getImplementation(originalMethod),
                              method_getTypeEncoding(originalMethod));
        } else {
            method_exchangeImplementations(originalMethod, swizzledMethod);
        }
    });
}

关键注意事项

在 +load 方法中执行：确保在类初始化时就完成交换
使用 dispatch_once：防止多次交换导致问题
避免在继承层次中多次交换：可能导致父类的交换失效
正确处理原始方法调用：在交换后的方法中调用交换后的选择器

典型应用场景

AOP 面向切面编程：如日志记录、性能监控等
埋点统计：统一处理用户行为统计
异常保护：防止数组越界等常见崩溃

3. AOP 面向切面编程

AOP 是一种编程范式，允许开发者将横切关注点（如日志、权限检查）与业务逻辑分离。在 Objective-C 中，可以通过 Runtime 实现 AOP。

实现原理

AOP 的核心是通过消息转发机制拦截方法调用，主要步骤包括：

方法解析阶段：动态添加方法实现
快速转发阶段：指定备用接收者
完整转发阶段：生成 NSInvocation 对象处理

具体实现

拦截器注册：
- 保存原始方法 IMP
- 将方法 IMP 替换为 _objc_msgForward
- 重写 forwardInvocation: 方法
拦截器执行：
- 在 forwardInvocation: 中实现切面逻辑
- 可选择性地调用原始方法实现
- 在方法调用前后插入额外逻辑

4. Isa Swizzling 与 KVO

KVO (Key-Value Observing) 是苹果基于 Runtime 实现的重要特性，其核心就是 Isa Swizzling 技术。

KVO 实现机制

动态创建子类：系统会为被观察对象动态创建 NSKVONotifying_XXX 子类
重写关键方法：
- class：隐藏子类存在
- setter 方法：添加观察通知
- dealloc：清理工作
- _isKVOA：标识 KVO 类
修改 isa 指针：将被观察对象的 isa 指向新创建的子类