IOS Object-C 中Runtime詳解及實例代碼
IOS Object-C 中Runtime詳解
最近了解了一下OC的Runtime,真的是OC中很強(qiáng)大的一個機(jī)制,看起來比較底層,但其實可以有很多活用的方式。
什么是Runtime
我們雖然是用Objective-C寫的代碼,其實在運(yùn)行過程中都會被轉(zhuǎn)化成C代碼去執(zhí)行。比如說OC的方法調(diào)用都會轉(zhuǎn)成C函數(shù) id objc_msgSend ( id self, SEL op, … ); 而OC中的對象其實在Runtime中都會用結(jié)構(gòu)體來表示,這個結(jié)構(gòu)體中包含了類名、成員變量列表、方法列表、協(xié)議列表、緩存等。
類在Runtime中的表示:
struct objc_class { Class isa;//指針,顧名思義,表示是一個什么, //實例的isa指向類對象,類對象的isa指向元類 #if !__OBJC2__ Class super_class; //指向父類 const char *name; //類名 long version; long info; long instance_size struct objc_ivar_list *ivars //成員變量列表 struct objc_method_list **methodLists; //方法列表 struct objc_cache *cache;//緩存 //一種優(yōu)化,調(diào)用過的方法存入緩存列表,下次調(diào)用先找緩存 struct objc_protocol_list *protocols //協(xié)議列表 #endif } OBJC2_UNAVAILABLE; /* Use `Class` instead of `struct objc_class *` */
整個Runtime機(jī)制其實可以挖的點很多,這里只是簡單的介紹一些常見的用法,如果將其細(xì)細(xì)解析,相信一定會對OC的理解加深幾個層面。
獲取屬性/方法/協(xié)議列表
最直接的一種用法,就是獲取我們的結(jié)構(gòu)體中存儲的對象的屬性、方法、協(xié)議等列表,從而獲取其所有這些信息。
要獲取也比較簡單,但是自己嘗試之前需要注意幾點:
一定要自己給類加幾個屬性、方法,遵循一些協(xié)議,否則當(dāng)然是看不到輸出信息的。
要使用這些獲取的方法,需要導(dǎo)入頭文件 #import
#import <objc/runtime.h> // 輸出類的一些信息 - (void)logInfo { unsigned int count;// 用于記錄列表內(nèi)的數(shù)量,進(jìn)行循環(huán)輸出 // 獲取屬性列表 objc_property_t *propertyList = class_copyPropertyList([self class], &count); for (unsigned int i = 0; i < count; i++) { const char *propertyName = property_getName(propertyList[i]); NSLog(@"property --> %@", [NSString stringWithUTF8String:propertyName]); } // 獲取方法列表 Method *methodList = class_copyMethodList([self class], &count); for (unsigned int i; i < count; i++) { Method method = methodList[i]; NSLog(@"method --> %@", NSStringFromSelector(method_getName(method))); } // 獲取成員變量列表 Ivar *ivarList = class_copyIvarList([self class], &count); for (unsigned int i; i < count; i++) { Ivar myIvar = ivarList[i]; const char *ivarName = ivar_getName(myIvar); NSLog(@"Ivar --> %@", [NSString stringWithUTF8String:ivarName]); } // 獲取協(xié)議列表 __unsafe_unretained Protocol **protocolList = class_copyProtocolList([self class], &count); for (unsigned int i; i < count; i++) { Protocol *myProtocal = protocolList[i]; const char *protocolName = protocol_getName(myProtocal); NSLog(@"protocol --> %@", [NSString stringWithUTF8String:protocolName]); } }
方法調(diào)用的過程
調(diào)用方法分為調(diào)用實例方法和調(diào)用類方法,在結(jié)構(gòu)體我們可以看到第一個就是一個 isa 指針,會指向類對象或者元類,什么叫元類呢?
每個實例對象有個isa的指針,他指向?qū)ο蟮念悾惱镆灿袀€isa的指針, 指向meteClass(元類)。元類保存了類方法的列表。當(dāng)類方法被調(diào)用時,先會從本身查找類方法的實現(xiàn),如果沒有,元類會向他父類查找該方法。同時注意的是:元類(meteClass)也是類,它也是對象。元類也有isa指針,它的isa指針最終指向的是一個根元類(root meteClass)。根元類的isa指針指向本身,這樣形成了一個封閉的內(nèi)循環(huán)。
通過isa,就可以不斷往上方去回溯自己的父類等,而方法的調(diào)用也利用了這個過程:
- 首先,當(dāng)然在對象自己緩存的方法列表中去找要調(diào)用的方法,找到了就直接執(zhí)行其實現(xiàn)。
- 緩存里沒找到,就去上面說的它的方法列表里找,找到了就執(zhí)行其實現(xiàn)。
- 還沒找到,說明這個類自己沒有了,就會通過isa去向其父類里執(zhí)行1、2。
- 如果找到了根類還沒找到,那么就是沒有了,會轉(zhuǎn)向一個攔截調(diào)用的方法,我們可以自己在攔截調(diào)用方法里面做一些處理。
- 如果沒有在攔截調(diào)用里做處理,那么就會報錯崩潰。
以上就是方法調(diào)用的過程。我們可以看到的是,所謂重寫父類方法,并不是抹除了父類方法,父類的方法還是存在的,只是我們在子類里面找到了就不會再去父類里找了,是這個層面的“覆蓋”。而我們熟悉的 super 調(diào)用父類的方法實現(xiàn),就是告知要去調(diào)用父類實現(xiàn)的標(biāo)識。
攔截調(diào)用與動態(tài)添加
上面說到了攔截調(diào)用,就是在所有地方都找不到方法的實現(xiàn)的話,會出發(fā)攔截調(diào)用,可以自己去做一些處理避免程序崩潰。那在什么地方做處理呢?NSObject有四個方法可以用來做處理:
// 調(diào)用不存在的類方法時觸發(fā),默認(rèn)返回NO,可以加上自己的處理后返回YES + (BOOL)resolveClassMethod:(SEL)sel; // 調(diào)用不存在的實例方法時觸發(fā),默認(rèn)返回NO,可以加上自己的處理后返回YES + (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel; // 將調(diào)用的不存在的方法重定向到一個其他聲明了這個方法的類里去,返回那個類的target - (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector; // 將調(diào)用的不存在的方法打包成 NSInvocation 給你,自己處理后調(diào)用 invokeWithTarget: 方法讓某個類來觸發(fā) - (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation;
假設(shè)我們成功攔截下來了,那我們可以做什么處理呢?這個其實就是根據(jù)具體情況看你要怎么處理了。但這里有一個久聞其名的東西就可以派上用場了:動態(tài)添加方法。
我們知道OC是動態(tài)的,也就是說很多東西它不是在編譯時去判斷,而是在運(yùn)行時去處理的,這其實帶來了很大的靈活性,比如這里我們對于一些不存在的方法的調(diào)用,就可以動態(tài)去添加上一個方法來代替我們要調(diào)用的方法。
比如我們添加一個Button,點擊事件我們關(guān)聯(lián)到一個沒有具體實現(xiàn)的實例方法,這種情況下如果不做任何處理那么點擊Button后一定會崩潰,但是如果我們攔截并動態(tài)添加一個方法來報警,就不會崩潰了:
@interface ViewController () @property (nonatomic, strong) UIButton *logBtn; - (void)notHas;// 要調(diào)用的實例方法,沒有具體實現(xiàn) @end - (void)viewDidLoad { [super viewDidLoad]; // 添加按鈕 self.logBtn = [[UIButton alloc] initWithFrame:CGRectMake(100, 200, 100, 20)]; [self.logBtn setTitle:@"測 試" forState:UIControlStateNormal]; [self.logBtn setTitleColor:[UIColor lightGrayColor] forState:UIControlStateNormal]; // 添加沒有實現(xiàn)的點擊事件 [self.logBtn addTarget:self action:@selector(notHas) forControlEvents:UIControlEventTouchUpInside]; [self.view addSubview:self.logBtn]; } // 攔截對不存在的方法的調(diào)用 + (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel { NSLog(@"notFind!"); // 給本類動態(tài)添加一個方法 if ([NSStringFromSelector(sel) isEqualToString:@"notHas"]) { class_addMethod(self, sel, (IMP)runAddMethod, "v@:*"); } // 注意要返回YES return YES; } // 要動態(tài)添加的方法,這是一個C方法 void runAddMethod(id self, SEL _cmd, NSString *string) { NSLog(@"動態(tài)添加一個方法來提示"); }
按照上面的處理,點擊按鈕后就不會崩潰,而是轉(zhuǎn)到了對 runAddMethod 方法的調(diào)用。其實更明確地說,應(yīng)該是重現(xiàn)了對要調(diào)用的方法的實現(xiàn),將原本要調(diào)用的方法的實現(xiàn),改為了一個新的實現(xiàn)。class_addMethod 方法的第二個參數(shù)是要重寫的方法,這里用的就是傳進(jìn)來的參數(shù)sel,第三個參數(shù)就是重寫后的實現(xiàn)。第四個參數(shù)是方法的簽名。
關(guān)聯(lián)對象
什么叫關(guān)聯(lián)對象?說通俗一點,我們都知道用Category類別可以給一些已經(jīng)存在的,比如系統(tǒng)的類添加方法,但是不能添加新屬性,那怎么添加屬性呢?一種直接的方法是繼承,但如果只是為了添加一個屬性就去做一次繼承,還是有點重,這時候,就可以用關(guān)聯(lián)對象的方法。
有兩個相關(guān)的方法:
objc_setAssociatedObject 方法用來給類關(guān)聯(lián)一個屬性;
objc_getAssociatedObject 方法用來獲取之前關(guān)聯(lián)的屬性。
比如說給自己這個類關(guān)聯(lián)一個字符串:
// 關(guān)聯(lián)對象 static char associatedObjectKey; objc_setAssociatedObject(self, &associatedObjectKey, @"我就是要關(guān)聯(lián)的字符串對象內(nèi)容", OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC); NSString *theString = objc_getAssociatedObject(self, &associatedObjectKey); NSLog(@"關(guān)聯(lián)對象:%@", theString);
我們先給self關(guān)聯(lián)了一個字符串內(nèi)容,然后通過get方法獲取了關(guān)聯(lián)的字符串內(nèi)容,并輸出。
從代碼中其實也可以猜到各個參數(shù)的意思,self的參數(shù)就是要處理的類;associatedObjectKey 的參數(shù)其實就類似于key,用來標(biāo)識區(qū)分你要關(guān)聯(lián)的這個對象;第三個參數(shù)是要關(guān)聯(lián)的對象;第四個參數(shù)是關(guān)聯(lián)的策略,用命名就可以看出來全是在添加@property屬性時用到的一些修飾符,有五種策略:
enum { OBJC_ASSOCIATION_ASSIGN = 0, OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC = 1, OBJC_ASSOCIATION_COPY_NONATOMIC = 3, OBJC_ASSOCIATION_RETAIN = 01401, OBJC_ASSOCIATION_COPY = 01403 };
熟悉@property屬性修飾符的應(yīng)該能直接明白了,不熟悉的可以看這篇文章:傳送門:iOS中assign、retain、copy、weak、strong的區(qū)別以及nonatomic的含義
當(dāng)然,你也可以和類別一起用,創(chuàng)建兩個方法用來關(guān)聯(lián)和獲取對象,比如下面這樣:
//添加關(guān)聯(lián)對象 - (void)addAssociatedObject:(id)object{ objc_setAssociatedObject(self, @selector(getAssociatedObject), object, OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC); } //獲取關(guān)聯(lián)對象 - (id)getAssociatedObject{ return objc_getAssociatedObject(self, _cmd); }
這樣就既能通過Category類別來添加方法,用一起順便提供了對屬性的添加了。
結(jié)
以上是對Runtime的一點淺薄的理解和使用,Runtime的天地應(yīng)該是很廣闊的,也能挖出很多高級的使用方法來,對于理解OC的運(yùn)行機(jī)制是很有幫助的。
源碼下載:http://xiazai.jb51.net/201703/yuanma/RuntimeDemo-master(jb51.net).rar
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