iOS Methods on Runtime

最新推荐文章于 2024-04-28 16:06:44 发布

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本文深入探讨Objective-C运行时机制，解析Selector、Method Signature、Invocation和IMP的概念与应用，揭示其在反射、方法交换和动态属性中的作用。

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Method, 是所有语言中都有的基本概念，对于method具有哪些特征呢，它应该包含返回值，有名字，有参数，有实现. 我在才学习objc的时候，碰到selector这个概念时候，就自然把它和method联系到一起，因为我们经常会这样用到 selector

[self performSelector:];
NSTimer *timer = [NSTimer timerWithTimeInterval: target: selector: userInfo: repeats:];

当时给我的感觉，selector就是一个method代名词，那它是个方法吗?

NO, selector不是一个method, objc 里面有明确地定义Method. 那么Method是什么呢？
Method 在objc里面分成两2种，一种是object method(就是实例方法), 一种是class method（类方法)。它包含name, 就是我们刚刚看到的selector, 所以selector只是method的一个名字，包含参数的个数，参数的类型和返回值，我们统称为signature. 还包含一个function pointer指向着method的实现代码。接下来我们一一来探究下method里面这些奥秘以及runtime时候的用处.

Selector

method的名字，不带任何感觉色彩, 及selector没有绑定任何class，没有任何返回值，或者是参数以及参数类型，也不区分class selector还是instance selector, 你可以这样认为虽然[NSArray count] 和 [NSSet count] 有着不一样的实现，但是他们确实有着相同的selector. 那Selector与String的区别在哪里呢？那就是编译器帮助我们确定了selector是独一无二的. 有同学就会问了selector有什么用了? 那就是selector会像一个动态的function pointer, 就会自动指向一个method的实现根据特定的class, 例如

SEL aSelector = @selector(run);
[aDog performSelector:aSelector];
[anAthlete performSelector:aSelector];
[aComputerSimulation performSelector:aSelector];

selector 就自动地指向了这3种class 的run method的实现。接下来我们可以看看如何构造一个selector 在编译期的时候我们可以

SEL aSelector = @selector(methodName);
SEL bSelector = @selctor(addString:andArrary:);

在runtime的时候，我们则可以通过NSSelectorFromString，从String得到selector

SEL aSelector = NSSelectorFromString(@"methodName");
SEL bSelector = NSSelectorFromString(@"setValue:forKey:");

NSMethodSignature

它包含着返回类型和所有参数，包括参数类型和个数。如何构造一个NSMethodSignature呢，我们可以通过给一个objc发送methodSignatureForSelector:, 也可以直接用signatureWithObjcTypes:来得到，下面我们看看这个例子

SEL initSEL = @selector(init);
SEL allocSEL = @selector(alloc);
NSMethodSignature *initSig = [@"String" methodSignatureForSelector:initSEL];
NSMethodSignature *allocSig = [@"String" methodSignatureForSelector:allocSEL];

NSMethodSignature 同样也是没有感情的，不会特别的class 或者 instance 绑定，所以我们对比一下，这里的 initSig 和 allocSig 就会发现，他们也是一样的。他们没有其他多余的参数，返回值同样也是返回 id。

对于每个method都隐藏两个参数，就是self, _cmd, 分别出现在NSMethodSignature, 参数列表的0, 1位置，所以我们自己用signatureWithObjcTypes:的时候就必须加入这2个隐藏参数

NSMethodSignature *sig = [NSMethodSignature signatureWithObjCTypes:"@@:*"];

第一个@就是表示了返回值是一个id (这些符号都是type encoding, 我们可以通过@encode(type), 来查找string 代表的type), 接下来的@:就是代表着id, SEL, 就像前面提到的每个method都隐式地传的self 和 _cmd, 最后的就是代表的第3个参数，其实是第一个参数在我们代码里面的写的, 这个是代表着char *类型的参数。一般我们只会在自己构造NSMethodSignature的时候用到 signatureWithObjcTypes，通常我们都会直接用 methodSignatureForSelector 去向class 或者objcect取得我们想要NSMethodSignature.
亮点来了，NSMethodSignature 有什么用呢? 有了NSMethodSignature 和 selector, 我们就可以构造出 NSInvocation.

一个NSInvocation 含有所有objc message 元素: target, selector, arguments, return value，意识就是说当我们发送message的时候，其实我们就可以构造出 NSInvocation。每个元素都可以直接设置，当NSInvocation被dispatch的时候，返回值就会被自动设置。
这里大家就会联想起一个词: 反射，是的, 所以对于 NSInvocation的定义可以是”反射”，不过它还有它的特色，封装起来的invocation就代表我们可以重复invoke它，虽然创造一个invocation 比起发起一个message来说慢多了，但是发起一个Invocation会更有效，所以如果我们有个需要多次调用function, 我们就可以把它做成一个invocation. 因为invocation可以设置target, 我们就可以用它来完成message forward, 简单例子，如果有个类没有实现这个方法，我们就可以把这个invocation 重新设置target, 然后invoke. 参数这些也可以重新设置，只要满足signature的要求，参数和返回类型, selector也可以被重新设置。

NSArray *array = [NSMutableArray array];
NSString *reg = @"reg";
SEL selector = @selector(addObject:);
NSMethodSignature *sig = [set methodSignatureForSelector:selector];
NSInvocation *invocation = [NSInvocation invocationWithMethodSignature:sig];
[invocation setTarget:array];
[invocation setSelector:selector];
[invocation setArgument:&reg atIndex:2];
[invocation invoke];

我们前面说过signature， index 0, 1分别留给self, _cmd, 这里就是setTarget 和 setSelector。所以我们的参数从 index 2 开始的。然而创建一个invocation过程中，最耗时的是methodSignatureForSelector, so如果我们把这个signature cache起来，我们的性能就会有提高。默认Invocation 是不会retain住参数，所以如果你要悄悄地把Invocation存起来以后用的话，你一定要记住调用[invocation retainArguments], 它会retain住所有的object arguments 并且copy 所有C String 参数, 当invocation释放的时候，它就会把自己retain的这些都释放, 当我们用NSTimer的timerWithTimeInterval:invocation:repeats时候，timer就自动地调用了invocation的 retainArguments 方法。

IMP

IMP定义了方法的实现，它就是一个function pointer, 带着一个object, 一个selector 和一个varargs 并且返回一个object.

typedef id (*IMP)(id, SEL, ...);

当send message 到一个object的时候，objc runtime就会找到这个message 所关联method的IMP, 并且调用这个IMP。

IMP imp = [[NSMutableArray class] instanceMethodForSelector:@selector(addObject:)];
NSMutableArray *array = [NSMutableArray array];
imp(array, @selector(addObject:), @"xxx");

如果我们不需要什么动态绑定的话，我们就可以直接得到IMP，并且调用它，但是IMP用得最多的地方，我觉得还是”元编程”，就是我们在runtime的时候，为我们class添加方法，修改方法的实现，我们熟悉的dynamic property就是利用了IMP为我们在 runtime的时候，通过addMethod为Class方法:

class_addMethod([self class], aSEL,(IMP)setPropertyIMP, "v@:@");

同时我们可以用IMP来修改原有实现，就是我们后面会介绍的method Swizzling。

Summary

我们首先看到了objc Method的组成，知道了selector不是method, 仅仅是method name,并且在runtime的时候绑定着IMP, 然后我们了解signature 和 Invocation, 明白invocation 就是类似于我们send的message, 我们可以构造自己的invocation, 方便以后调用，最后我们知道IMP就是function pointer, 用来表示我们method的实现，我们通过IMP来完成runtime的时候对于method 创建和替换。