Objective C運行時(runtime)技術的幾個要點總結

Objective C運行時(runtime)技術的幾個要點總結           
 

from:  http://justsee.iteye.com/blog/2019541

 

前言:

         Objective C的runtime技術功能非常強大,能夠在運行時獲取並修改類的各種信息,包括獲取方法列表、屬性列表、變量列表,修改方法、屬性,增加方法,屬性等等,本文對相關的幾個要點做了一個小結。

目錄:

(1)使用class_replaceMethod/class_addMethod函數在運行時對函數進行動態替換或增加新函數

(2)重載forwardingTargetForSelector,將無法處理的selector轉發給其他對象

(3)重載resolveInstanceMethod,從而在無法處理某個selector時,動態添加一個selector

(4)使用class_copyPropertyListproperty_getName獲取類的屬性列表及每個屬性的名稱

  (5使用class_copyMethodList獲取類的所有方法列表

  (6) 總結

 

(1)在運行時對函數進行動態替換  class_replaceMethod

      使用該函數可以在運行時動態替換某個類的函數實現,這樣做有什麼用呢?最起碼,可以實現類似windowshook效果,即截獲系統類的某個實例函數,然後塞一些自己的東西進去,比如打個log什麼的。

示例代碼:

複製代碼
IMP orginIMP;
NSString * MyUppercaseString(id SELF, SEL _cmd)
{
    NSLog(@"begin uppercaseString");
    NSString *str = orginIMP (SELF, _cmd);(3)
    NSLog(@"end uppercaseString");
    return str;
}
-(void)testReplaceMethod
{
      Class strcls = [NSString class];
      SEL  oriUppercaseString = @selector(uppercaseString);
      orginIMP = [NSString instanceMethodForSelector:oriUppercaseString];  (1)  
      IMP imp2 = class_replaceMethod(strcls,oriUppercaseString,(IMP)MyUppercaseString,NULL);(2)
      NSString *s = "hello world";
      NSLog(@"%@",[s uppercaseString]];
}
複製代碼

執行結果爲:

begin uppercaseString

end uppercaseString

HELLO WORLD

這段代碼的作用就是

(1)得到uppercaseString這個函數的函數指針存到變量orginIMP中

(2)將NSString類中的uppercaseString函數的實現替換爲自己定義的MyUppercaseString

(3)在MyUppercaseString中,先執行了自己的log代碼,然後再調用之前保存的uppercaseString的系統實現,這樣就在系統函數執行之前加入自己的東西,後面每次對NSString調用uppercaseString的時候,都會打印出log來

 與class_replaceMethod相仿,class_addMethod可以在運行時爲類增加一個函數。

(2)當某個對象不能接受某個selector時,將對該selector的調用轉發給另一個對象- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector

     forwardingTargetForSelector是NSObject的函數,用戶可以在派生類中對其重載,從而將無法處理的selector轉發給另一個對象。還是以上面的uppercaseString爲例,如果用戶自己定義的CA類的對象a,沒有uppercaseString這樣一個實例函數,那麼在不調用respondSelector的情況下,直接執行[a performSelector:@selector"uppercaseString"],那麼執行時一定會crash,此時,如果CA實現了forwardingTargetForSelector函數,並返回一個NSString對象,那麼就相對於對該NSString對象執行了uppercaseString函數,此時就不會crash了。當然實現這個函數的目的並不僅僅是爲了程序不crash那麼簡單,在實現裝飾者模式時,也可以使用該函數進行消息轉發。

示例代碼:

複製代碼
 1 @interface CA : NSObject
 3 -(void)f;
 4 
 5 @end
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 7 @implementation CA
 8 
 9 - (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector
11 {
13     if (aSelector == @selector(uppercaseString))
15     {
17         return@"hello world";
19     }
21 }
複製代碼

 

測試代碼:

CA *a = [CA new];

 NSString * s = [a performSelector:@selector(uppercaseString)];

NSLog(@"%@",s);

 

測試代碼的輸出爲:HELLO WORLD 

 ps:這裏有個問題,CA類的對象不能接收@selector(uppercaseString),那麼如果我在forwardingTargetForSelector函數中用class_addMethod給CA類增加一個uppercaseString函數,然後返回self,可行嗎?經過試驗,這樣會crash,此時CA類其實已經有了uppercaseString函數,但是不知道爲什麼不能調用,如果此時new一個CA類的對象,並返回,是可以成功的。

(3)當某個對象不能接受某個selector時,向對象所屬的類動態添加所需的selector

+ (BOOL) resolveInstanceMethod:(SEL)aSEL 

     這個函數與forwardingTargetForSelector類似,都會在對象不能接受某個selector時觸發,執行起來略有差別。前者的目的主要在於給客戶一個機會來向該對象添加所需的selector,後者的目的在於允許用戶將selector轉發給另一個對象。另外觸發時機也不完全一樣,該函數是個類函數,在程序剛啓動,界面尚未顯示出時,就會被調用。

     在類不能處理某個selector的情況下,如果類重載了該函數,並使用class_addMethod添加了相應的selector,並返回YES,那麼後面forwardingTargetForSelector就不會被調用,如果在該函數中沒有添加相應的selector,那麼不管返回什麼,後面都會繼續調用forwardingTargetForSelector,如果在forwardingTargetForSelector並未返回能接受該selector的對象,那麼resolveInstanceMethod會再次被觸發,這一次,如果仍然不添加selector,程序就會報異常

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代碼示例一:
 
 1 @implementation CA
 3 void dynamicMethodIMP(id self, SEL _cmd)
 5 {   
 7      printf("SEL %s did not exist\n",sel_getName(_cmd));
 9 }
10
11 + (BOOL) resolveInstanceMethod:(SEL)aSEL
13 {
15     if (aSEL == @selector(t))
17     {
19         class_addMethod([selfclass], aSEL, (IMP) dynamicMethodIMP, "v@:");
21         return YES;
23     }
25     return [superresolveInstanceMethod:aSEL];
27 }
28
29 @end
  
 
測試代碼:
 
  CA * ca = [CA new]
 
  [ca performSelector:@selector(t)]; 
複製代碼

  

 

執行結果

   SEL t did not exist

 

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示例代碼二:
 
@implementation CA
 
void dynamicMethodIMP(id self, SEL _cmd)
{
    printf("SEL %s did not exist\n",sel_getName(_cmd));
}
 
+ (BOOL) resolveInstanceMethod:(SEL)aSEL
{
    return  YES;
}
- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector
{
    if (aSelector == @selector(uppercaseString))
    {
        return @"hello world";
    }
}
測試代碼 :
 
 a = [[CA alloc]init];
 NSLog(@"%@",[a performSelector:@selector(uppercaseString)];
複製代碼

  

該測試代碼的輸出爲:HELLO WORLD 

對於該測試代碼,由於a沒有uppercaseString函數,因此會觸發resolveInstanceMethod,但是由於該函數並沒有添加selector,因此運行時發現找不到該函數,會觸發

forwardingTargetForSelector函數,在forwardingTargetForSelector函數中,返回了一個NSString "hello world",因此會由該string來執行uppercaseString函數,最終返回大寫的hello world。

 

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示例代碼三:
 
@implementation CA
 
+ (BOOL) resolveInstanceMethod:(SEL)aSEL
{
    return  YES;
}
- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector
{
    return nil;
  }
 測試代碼:
 
1  a = [[CA alloc]init];
NSLog(@"%@",[a performSelector:@selector(uppercaseString)];

  

複製代碼

  

這段代碼的執行順序爲:

 (1):首先在程序剛執行,AppDelegate都還沒有出來時,resolveInstanceMethod就被觸發,



 

 

(2)等測試代碼執行時,forwardingTargetForSelector被調用



 

(3)由於forwardingTargetForSelector返回了nil,因此運行時還是找不到uppercaseString selector,這時又會觸發resolveInstanceMethod,由於還是沒有加入selector,於是會crash。



 

 

(4) 使用class_copyPropertyList及property_getName獲取類的屬性列表及每個屬性的名稱

  

複製代碼
u_int               count;
objc_property_t*    properties= class_copyPropertyList([UIView class], &count);
for (int i = 0; i < count ; i++)
{
    const char* propertyName = property_getName(properties[i]);
    NSString *strName = [NSString  stringWithCString:propertyName encoding:NSUTF8StringEncoding];
    NSLog(@"%@",strName);
}
複製代碼

 以上代碼獲取了UIView的所有屬性並打印屬性名稱, 輸出結果爲:

複製代碼
skipsSubviewEnumeration
viewTraversalMark
viewDelegate
monitorsSubtree
backgroundColorSystemColorName
gesturesEnabled
deliversTouchesForGesturesToSuperview
userInteractionEnabled
tag
layer
_boundsWidthVariable
_boundsHeightVariable
_minXVariable
_minYVariable
_internalConstraints
_dependentConstraints
_constraintsExceptingSubviewAutoresizingConstraints
_shouldArchiveUIAppearanceTags
複製代碼

 

 

(5) 使用class_copyMethodList獲取類的所有方法列表

    獲取到的數據是一個Method數組,Method數據結構中包含了函數的名稱、參數、返回值等信息,以下代碼以獲取名稱爲例:

複製代碼
u_int               count;
Method*    methods= class_copyMethodList([UIView class], &count);
for (int i = 0; i < count ; i++)
{
    SEL name = method_getName(methods[i]);
    NSString *strName = [NSString  stringWithCString:sel_getName(name) encoding:NSUTF8StringEncoding];
    NSLog(@"%@",strName);
}
複製代碼

  代碼執行後將輸出UIView所有函數的名稱,具體結果略。

     其他一些相關函數:

    

1.SEL method_getName(Method m) 由Method得到SEL
2.IMP method_getImplementation(Method m)  由Method得到IMP函數指針
3.const char *method_getTypeEncoding(Method m)  由Method得到類型編碼信息
4.unsigned int method_getNumberOfArguments(Method m)獲取參數個數
5.char *method_copyReturnType(Method m)  得到返回值類型名稱
6.IMP method_setImplementation(Method m, IMP imp)  爲該方法設置一個新的實現

 

(6)總結

       總而言之,使用runtime技術能做些什麼事情呢?

       可以在運行時,在不繼承也不category的情況下,爲各種類(包括系統的類)做很多操作,具體包括:

  •    增加
增加函數:class_addMethod
增加實例變量:class_addIvar
增加屬性:@dynamic標籤,或者class_addMethod,因爲屬性其實就是由getter和setter函數組成
增加Protocol:class_addProtocol (說實話我真不知道動態增加一個protocol有什麼用,-_-!!)
  •    獲取  
獲取函數列表及每個函數的信息(函數指針、函數名等等):class_getClassMethod method_getName ...
獲取屬性列表及每個屬性的信息:class_copyPropertyList property_getName
獲取類本身的信息,如類名等:class_getName class_getInstanceSize
獲取變量列表及變量信息:class_copyIvarList
獲取變量的值
  •    替換
將實例替換成另一個類:object_setClass
將函數替換成一個函數實現:class_replaceMethod
直接通過char *格式的名稱來修改變量的值,而不是通過變量

  

    

   參考資料:(1)Objective-C Runtime Reference

               (2)深入淺出Cocoa之消息   

               (3)objective-c 編程總結(第六篇)運行時操作 - 方法交換

                (4)Runtime of Objective-C

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