聊聊Objective-C的Runtime
栏目: Objective-C · 发布时间: 2年前
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Objective-C语言是一门动态语言，它将很多静态语言在编译和链接时期做的事放到了运行时来处理。
对于Objective-C来说，这个运行时系统就像一个操作系统一样：它让所有的工作可以正常的运行。Runtime基本上是用C和汇编写的，这个库使得 C语言 有了面向对象的能力。
在Runtime中，对象可以用C语言中的结构体表示，而方法可以用C函数来实现，另外再加上了一些额外的特性。这些结构体和函数被runtime函数封装后，让Objective-C的面向对象编程变为可能。
找出方法的最终执行代码：当程序执行 [object doSomething]
时，会向消息接收者(object)发送一条消息(doSomething)，runtime会根据消息接收者是否能响应该消息而做出不同的反应。
1 消息机制
与古老的C语言不同，Objective-C虽然源自C语言，但是它却是面向对象的，在这之中，消息机制发挥着重大作用。
C语言和Objective-C编译时的区别：
C语言在编译的时候，已经知道调用哪一个函数。
Objective-C不一样，只有在运行时才知道需要调用的方法和函数。
OBJC_EXPORT void objc_msgSend(void /* id self, SEL op, ... */ )
OBJC_AVAILABLE(10.0, 2.0, 9.0, 1.0);
使用这个方法要 #import <objc/message.h>
，另外，Apple在Xcode5开始，不建议使用底层方法，而恰巧以上方法就是底层方法。此时，Xcode就会报错，那么，如何解决呢？
解决方案如下：
-
1）打开Project的
Build Settings，搜索“msg”。 -
2）将
Enable Strict Checking of objc_msgSend Calls的值设置为NO。
发送无参消息
@interface Sample : NSObject
+ (void)run;
- (void)run;
- (void)eatWithFood:(NSString *)food;
@end
@implementation Sample
+ (void)run
{
NSLog(@"类方法 run");
}
- (void)run
{
NSLog(@"实例方法 run");
}
- (void)eatWithFood:(NSString *)food
{
NSLog(@"实例方法 eat：%@", food);
}
@end
- (void)test {
Sample *t = [[Sample alloc] init];
objc_msgSend(t, @selector(run));
objc_msgSend([Sample class], @selector(run));
}
发送带参消息
- (void)test {
Sample *t = [[Sample alloc] init];
objc_msgSend(t, @selector(eatWithFood:), @"apple");
}
附加：将Objective-C转换出Runtime代码方法
clang -rewrite-objc xxxx.m
交换方法的实现
class_getInstanceMethod(__unsafe_unretained Class cls, SEL name)
获取对象方法。
class_getClassMethod(__unsafe_unretained Class cls, SEL name)
获取类方法。
method_exchangeImplementations(Method m1, Method m2)
交换方法的实现方式。
常见示例代码：
NSURL *url = [NSURL URLWithString:@"https://charsdavy.github.io"]; [NSURLRequest requestWithURL:url];
但 url
可能返回nil，而此段代码未能对返回值 url
进行合法判断。但每次使用以上类似代码都需要进行合法性判断，那么有什么更好的方法使 URLWithString:
能够做合法性判断呢？这个时候就需要使用Runtime的特有方法了。
@interface NSURL (DD)
+ (instancetype)dd_URLWithString:(NSString *)URLString;
@end
@implementation NSURL (DD)
// 加载此分类时调用
+ (void)load
{
//获取方法名称
Method urlMethod = class_getClassMethod([NSURL class], @selector(URLWithString:));
Method ddUrlMethod = class_getClassMethod([NSURL class], @selector(dd_URLWithString:));
//交换方法的实现
method_exchangeImplementations(urlMethod, ddUrlMethod);
}
//此方法与URLWithString:交换了实现方式
+ (instancetype)dd_URLWithString:(NSString *)URLString
{
// NSURL *url = [NSURL URLWithString:URLString]; 此处不能再调用此方法，否则会死循环
NSURL *url = [NSURL dd_URLWithString:URLString];
if (!url) {
NSLog(@"url is nil");
}
return url;
}
@end
归档和解档
先来理解几个Objective-C中的概念：
序列化：将自定义的Objective-C的对象转化成二进制文件数据。
反序列化：将二进制文件数据转化成自定义的Objective-C的对象。
归档：将自定义的Objective-C的对象存储到本地磁盘。
解档：将存储在本地磁盘的数据转换成自定义的Objective-C的对象。
Ivar类型：成员属性。
Method类型：成员方法。
通常我们使用归档和解档的方式如下：
@interface Sample : NSObject<NSCoding>
@property (nonatomic) NSString *name;
@property (nonatomic) NSString *age;
@end
@implementation Sample
- (void)encodeWithCoder:(NSCoder *)aCoder
{
[aCoder encodeObject:self.name forKey:@"name"];
[aCoder encodeObject:self.age forKey:@"age"];
}
- (instancetype)initWithCoder:(NSCoder *)aDecoder
{
self = [super init];
if (self) {
self.name = [aDecoder decodeObjectForKey:@"name"];
self.age = [aDecoder decodeObjectForKey:@"age"];
}
return self;
}
@end
- (void)saveObject
{
Sample *p = [[Sample alloc] init];
p.name = @"Chars";
p.age = @"18";
NSString *path = [NSTemporaryDirectory() stringByAppendingPathComponent:@"chars.dat"];
BOOL flag = [NSKeyedArchiver archiveRootObject:p toFile:path];
if (flag) {
NSLog(@"success");
} else {
NSLog(@"falied");
}
NSLog(@"%@", path);
}
- (void)readObject
{
NSString *path = [NSTemporaryDirectory() stringByAppendingPathComponent:@"chars.dat"];
Sample *p = [NSKeyedUnarchiver unarchiveObjectWithFile:path];
if (p) {
NSLog(@"name:%@,age:%@", p.name, p.age);
} else {
NSLog(@"falied");
}
NSLog(@"%@", path);
}
Objective-C中归档底层实现方式：将对象拆分为字典（键值对），然后变成二进制存入磁盘。
但是，当model中成员属性数量很多的时候，就沦为了体力劳动。那么，此时我们又能使用Runtime来简化工作。
class_copyIvarList(__unsafe_unretained Class cls, unsigned int *outCount)
获取Class中成员变量的个数。
以下就是使用Runtime消息机制编写的归档与解档方法：
- (void)encodeWithCoder:(NSCoder *)aCoder
{
unsigned int count = 0;
Ivar *ivars = class_copyIvarList([Sample class], &count);
for (int i = 0; i < count; i++) {
Ivar ivar = ivars[i];
const char *name = ivar_getName(ivar);
NSString *key = [NSString stringWithUTF8String:name];
[aCoder encodeObject:[self valueForKey:key] forKey:key];
}
free(ivars);
}
- (instancetype)initWithCoder:(NSCoder *)aDecoder
{
self = [super init];
if (self) {
unsigned int count = 0;
Ivar *ivars = class_copyIvarList([Sample class], &count);
for (int i = 0; i < count; i++) {
Ivar ivar = ivars[i];
const char *name = ivar_getName(ivar);
NSString *key = [NSString stringWithUTF8String:name];
id value = [aDecoder decodeObjectForKey:key];
[self setValue:value forKey:key];
}
free(ivars);
}
return self;
}
2 KVO
利用Runtime，在运行时动态创建一个对象。
实现原理：
-
创建
NSKVONotifying_XXX:XXX类(XXX为被监听者)。 -
重写属性set方法，调用
willChangeValueForKey:和didChangeValueForKey:方法，进而触发调用观察者的observeValueForKeyPath:ofObject:change:context:
示例代码：
@interface Viewer : NSObject
@property (nonatomic) NSString *name;
@property (nonatomic) NSString *age;
@end
@interface Observer : NSObject
@property (nonatomic) NSString *name;
@property (nonatomic) NSString *age;
@end
@implementation Observer
- (void)observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath ofObject:(id)object change:(NSDictionary<NSKeyValueChangeKey,id> *)change context:(void *)context
{
NSLog(@"object:%@, keyPath:%@, change:%@", object, keyPath, change);
}
@end
Observer *observer = [[Observer alloc] init];
Viewr *viewer = [[Viewer alloc] init];
//注册监听,viewer为被监听者，observer为观察者
[viewr addObserver:observer forKeyPath:@"age" options:NSKeyValueObservingOptionNew context:nil];
//触发KVO
viewer.age = @"99";
3 动态添加方法
当方法被调用时，才被加载。
+ (BOOL)resolveClassMethod:(SEL)sel;
当一个类被调用了一个没有实现的方法时，则会调用此方法。
+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel
当一个类被调用了一个没有实现的实例方法时，则会调用此方法。
class_addMethod(__unsafe_unretained Class cls, SEL name, IMP imp, const char *types)
动态添加方法。
参数 cls
：类类型。参数 name
：方法编号。参数 imp
：方法实现，就是一个函数的指针。参数 * types
：方法类型
@implementation Sample
//一个类被调用了一个没有实现的实例方法时，则会调用此方法。
+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel
{
if (sel == @selector(eat)) {
//添加一个实例方法
class_addMethod([Sample class], sel, (IMP)eat, "v@:");
}
return [super resolveInstanceMethod:sel];
}
//隐式参数,self和_cmd是系统传过来的参数
void eat(id self, SEL _cmd) {
NSLog(@"调用了%@的%@方法", self, NSStringFromSelector(_cmd));
}
@end
[[[Sample alloc] init] performSelector:@selector(eat)];
以上就是本文的全部内容，希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支持 码农网
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Objective-C编程
[美] Aaron Hillegass / 夏伟频、李骏 / 华中科技大学出版社 / 2012-9-25 / 58.00元
《Objective-C编程》讲述Objective-C编程语言和基本的iOS/Mac开发知识。作者首先从基本的编程概念讲起（变量、条件语句、循环结构等），接着用浅显易懂的语言讲解Objective-C和Foundation的知识，包括Objective-C的基本语法、 Foundation常用类 、内存管理、常用设计模式等，最后手把手教读者编写完整的、基于事件驱动的iOS/Mac应用。作者还穿插......一起来看看 《Objective-C编程》 这本书的介绍吧!
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