Code_淺藍之runtime學習與記錄

iOS內功篇：runtime

iOS runtime實戰應用：成員變量和屬性

iOS runtime實戰應用：關聯對象

iOS runtime實戰應用：Method Swizzling

以下屬於我的摘着和學習

iOS內功篇：runtime

runtime是一個c和彙編寫的動態庫，它就像一個小小的系統，將OC和C緊密關聯；這個系統主要做兩件事

1. 封裝C語言的結構體和函數，讓開發者在運行時創建、檢查或修改類，對象和方法等等。
2. 傳遞消息，找出方法的最終執行代碼。

栗子:

[student walkTheDog];

那麼runtime會將它轉化成C語言的代碼

objc_msgSend(student, @selector(walkTheDod));

這個方法就是發送消息的方法，類似這樣的方法runtime提供了很多，比如：

// 獲取屬性列表
objc_property_t * class_copyPropertyList ( Class cls, unsigned int *outCount ); 
// 獲取所有方法的數組
Method * class_copyMethodList ( Class cls, unsigned int *outCount );    
 // 添加方法        
BOOL class_addMethod ( Class cls, SEL name, IMP imp, const char *types );     

那麼我們可以利用這些方法乾點什麼？

方法調用流程

 1> 遍歷對象的屬性
 比如；看看student的有哪些屬性(性別，生日)

 2> 動態添加/修改屬性，動態添加/修改/替換方法
  比如: 修改student的性別，生日日期，walkTheDog(變成study)

 3> 動態創建Class/Object/Protocol等等...

 4> 方法攔截調用(修改實現/添加實現)
 比如:Student1發送一個walkTheDog消息, 而walkTheDog方法沒有實現，我們可以通過runtime攔截，給方法動態添加一個實現，甚至可以讓其他對象Student2來walkTheDog;

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下面以實例對象調用 student walkTheDog 爲栗子描述方法調用流程:

    1> 編譯器會把`student walkTheDog` 轉化爲objc_msgSend(student,@seletor(walkTheDog))

    2> `runtime` 會在student實例對象所對應的Student類的方法緩存列表裏查找方法SEL

    3> 如果沒有找到，則在Student類的方法分發表查找方法的SEL。（類由對象isa指針指向，方法分發表即methodList）

    4> 如果沒有找到，則在其父類的方法分發表裏查找方法的SEL(父類由類的superClass指向 [self和super區別](http://blog.csdn.net/li15809284891/article/details/54836905)),如果一直沒找到，會到達NSObject基類，最終沒有改方法則編譯器報錯。

    5> 如果使用`student preformSelector:@selector:(walkTheDog)`的方式調用方法，需要到運行時才能確定對象能否接收指定的消息，這個時候會進入消息轉發流程

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消息轉發流程

1> 動態方法解析
接收到位置消息時（假設student的walkTheDog方法尚未實現）， runtime 會調用 +resolveInstanceMethod:（實例方法）或者+resolveClassMethod:（類方法），在該方法中，我們可以給未知消息新增一個已經實現的方法。

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> 備用接收者

如果以上方法都沒有做處理, runtime會調用 - (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector 方法。
如果該方法返回了一個非nil （也不是self）的對象，而且該對象實現了這個方法，那麼這個對象就成了消息的接收者，消息就被分發到該對象。

適用情況: 通常在對象內部使用，讓內部的另一個對象處理消息，在外面看起來就像是對象處理了消息。

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

3> 完整消息轉發
在- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation方法中選擇轉發消息的對象，其中anInvocation對象封裝了未知消息的所有細節，並保留調用結果發送到原始調用者。
比如：student將消息完整轉發brother來處理

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

4> 如果在以上三個方法都沒有處理未知消息，則會引發異常。

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iOS runtime實戰應用：成員變量和屬性

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成員變量

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1、定義：

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Ivar: 實例變量類型，是一個指向objc_ivar結構體的指針

typedef struct objc_ivar *Ivar;

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2、操作函數：

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// 獲取所有成員變量
class_copyIvarList

// 獲取成員變量名
ivar_getName

// 獲取成員變量類型編碼
ivar_getTypeEncoding

// 獲取指定名稱的成員變量
class_getInstanceVariable

// 獲取某個對象成員變量的值
object_getIvar

// 設置某個對象成員變量的值
object_setIvar

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3、使用實例：

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Model的頭文件聲明如下：

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

獲取其成員變量：

     unsigned int outCount = 0;

     // 獲取所有成員變量
     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(@"類型爲 %s 的 %s ",type, name);
    }

    free(ivars);

打印結果:

[897:26127] 類型爲 @"NSString" 的 _str1 
[897:26127] 類型爲 @"NSString" 的 _str2 
[897:26127] 類型爲 @"NSDictionary" 的 _dict1 

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屬性

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1、定義：

objc_property_t：聲明的屬性的類型，是一個指向objc_property結構體的指針

typedef struct objc_property *objc_property_t;

2、操作函數：

// 獲取所有屬性
class_copyPropertyList

說明：使用class_copyPropertyList並不會獲取無@property聲明的成員變量

// 獲取屬性名
property_getName

// 獲取屬性特性描述字符串
property_getAttributes

// 獲取所有屬性特性
property_copyAttributeList

說明：
property_getAttributes函數返回objc_property_attribute_t結構體列表，objc_property_attribute_t結構體包含name和value，常用的屬性如下：

屬性類型  name值：T  value：變化
編碼類型  name值：C(copy) &(strong) W(weak) 空(assign) 等 value：無
非/原子性 name值：空(atomic) N(Nonatomic)  value：無
變量名稱  name值：V  value：變化

使用property_getAttributes獲得的描述是property_copyAttributeList能獲取到的所有的name和value的總體描述，如 T@"NSDictionary",C,N,V_dict1

3、使用實例：

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];
    //屬性名
    const char *name = property_getName(property);
    //屬性描述
    const char *propertyAttr = proper_getAttributes(property);
    NSLog(@"屬性描述爲 %s 的 %s", propertyAttr, name);

       //屬性的特性
        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(@"屬性的描述：%s 值：%s", name, value);
        }
        free(attrs);
        NSLog(@"\n");
    }
    free(properties);
}

打印結果:

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

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應用實例

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1、簡單的JSON轉模型

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

    if (self = [self init]) {
        //(1)獲取類的屬性及屬性對應的類型
        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];
            //通過property_getName函數獲得屬性的名字
            NSString * propertyName = [NSString stringWithCString:property_getName(property) encoding:NSUTF8StringEncoding];
            [keys addObject:propertyName];
            //通過property_getAttributes函數可以獲得屬性的名字和@encode編碼
            NSString * propertyAttribute = [NSString stringWithCString:property_getAttributes(property) encoding:NSUTF8StringEncoding];
            [attributes addObject:propertyAttribute];
        }
        //立即釋放properties指向的內存
        free(properties);

        //(2)根據類型給屬性賦值
        for (NSString * key in keys) {
            if ([dict valueForKey:key] == nil) continue;
            [self setValue:[dict valueForKey:key] forKey:key];
        }
    }
    return self;

}

2、快速歸檔

- (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、訪問私有變量

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