iOS開發(fā)-- Runtime的幾個小例子
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一、什么是runtime（也就是所謂的“運行時”，因為是在運行時實現(xiàn)的。）
1.runtime是一套底層的c語言API(包括很多強大實用的c語言類型,c語言函數(shù));? [runtime運行系統(tǒng)]
2.實際上,平時我們編寫的oc代碼,底層都是基于runtime實現(xiàn)的;? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? [OC語言的動態(tài)性]
運行時系統(tǒng) (runtime system)，對于C語言，函數(shù)的調(diào)用在編譯的時候會決定調(diào)用哪個函數(shù)。對于OC的函數(shù)，屬于動態(tài)調(diào)用過程，在編譯的時候并不能決定真正調(diào)用哪個函數(shù)，只有在真正運行的時候才會根據(jù)函數(shù)的名稱找到對應(yīng)的函數(shù)來調(diào)用。runtime就是OC辛苦的幕后工作人員。（編譯器會自動幫助我們編譯成runtime代碼。）
動態(tài)特性:使得它在語言層面上支持程序的可擴展性。只有在程序運行時，才會去確定對象的類型，并調(diào)用類與對象相應(yīng)的方法。利用runtime機制讓我們可以在程序運行時動態(tài)修改類的具體實現(xiàn)、包括類中的所有私有屬性、方法。這也是本文runtime例子的出發(fā)點。
我們所敲入的代碼轉(zhuǎn)化為運行時的runtime函數(shù)代碼，最終在程序運行時轉(zhuǎn)成了底層的runtime的c語言代碼;
舉例：
當某個對象使用語法[receiver message]來調(diào)用某個方法時，其實[receiver message]被編譯器轉(zhuǎn)化為：
idobjc_msgSend (idself, SEL op, ... );
也就是說,我們平時編寫的oc代碼，方法調(diào)用的本質(zhì)，就是在編譯階段，編譯器轉(zhuǎn)化為向?qū)ο蟀l(fā)送消息。
【本次開發(fā)環(huán)境： Xcode:7.2? ? iOS Simulator:iphone6? ? By: 啊左
本文Demo下載鏈接：runtime-Demo】
二、runtime的幾種使用方法
我們通過繼承于NSObject的person類，來對runtime進行學習。
本文共有6個關(guān)于runtime機制方法的小例子，分別是：
1.獲取person類的所有變量；
2.獲取person類的所有方法；
3.改變person類的私有變量name的值；
4.為person的category類增加一個新屬性；
5.為person類添加一個方法；
6.交換person類的2個方法的功能；
（個人習慣，喜歡為6個例子添加按鈕各自的行為方法，并分別執(zhí)行相應(yīng)的行為，以此看清各個runtime函數(shù)的具體功能所帶來的效果。）
首先，創(chuàng)建新的項目，并在項目中新建一個普通的OC類：person類(繼承于NSObject)，為了避免后面與其他方法函數(shù)搞混，我們把完整的person類編寫齊全，用于后面使用runtime的幾種方法：
①person.h如下：
#import@interfaceperson:NSObject@property(nonatomic,assign)intage;//屬性變量-(void)func1;-(void)func2;@end
②person.m如下：
#import"person.h"@implementationperson{NSString*name;//實例變量}//初始化person屬性-(instancetype)init{self= [superinit];if(self) {? name =@"Tom";self.age=12; }returnself;}//person的2個普通方法-(void)func1{NSLog(@"執(zhí)行func1方法。");}-(void)func2{NSLog(@"執(zhí)行func2方法。");}//輸出person對象時的方法：-(NSString*)description{return[NSStringstringWithFormat:@"name:%@ age:%d",name,self.age];}@end
從person類的描述中，我們可以看到person類含有一個可供外類使用的共有屬性age，以及一個外界不可以訪問私有屬性name，但是，有木有想過，其實在外類，name也是可以訪問的。OC里面，通過runtime系統(tǒng)，蘋果允許不受這些私有屬性的限制，對私有屬性私有方法等進行訪問、添加、修改、甚至替換系統(tǒng)的方法。
那么，為項目的故事板添加6個按鈕；
在使用runtime的地方，我們都需要包含頭文件:
#import//（在需要使用runtime的實現(xiàn)文件.m中包含即可.）
1.獲取person類的所有變量
將第一個按鈕關(guān)聯(lián)到ViewController.h，添加行為并命名其方法為：“getAllVariable”：
- (IBAction)getAllVariable:(UIButton*)sender;//獲取所有變量
在ViewController.m中的實現(xiàn)如下：
/*1.獲取person所有的成員變量*/- (IBAction)getAllVariable:(UIButton*)sender {unsignedintcount =0;//獲取類的一個包含所有變量的列表，IVar是runtime聲明的一個宏，是實例變量的意思.Ivar *allVariables = class_copyIvarList([person class], &count);for(inti =0;i
點擊按鈕后，得到的輸出如下：(i表示類型為int)
2016-05-1817:17:10.502runtime運行時[10164:452725] (Name: name) ----- (Type:@"NSString")2016-05-1817:17:10.503runtime運行時[10164:452725] (Name: _age) ----- (Type:i)
分析：Ivar，一個指向objc_ivar結(jié)構(gòu)體指針,包含了變量名、變量類型等信息。
可以看到，私有屬性name能夠訪問到了。 在有些項目中，為了對某些私有屬性進行隱藏，某些.h文件中沒有出現(xiàn)相應(yīng)的顯式創(chuàng)建，而是如上面的person類中，在.m中進行私有創(chuàng)建，但是我們可以通過runtime這個有效的方法，訪問到所有包括這些隱藏的私有變量。
拓展：
①class_copyIvarList能夠獲取一個含有類中所有成員變量的列表，列表中包括屬性變量和實例變量。需要注意的是，如果如本例中，age返回的是"_age"，但是如果在person.m中加入：@synthesize age;
那么控制臺第二行返回的是"(Name: age) ----- (Type:i) ；"
（因為@property是生成了"_age"，而@synthesize是執(zhí)行了"@synthesize age = _age;"，關(guān)于OC屬性變量與實例變量的區(qū)別、@property、@synthesize的作用等具體的知識，有興趣的童鞋可以自行了解。）
②如果單單需要獲取屬性列表的話，可以使用函數(shù)：class_copyPropertyList（）;只是返回的屬性變量僅僅是“age”，做為實例變量的name是不被獲取的。
而class_copyIvarList（）函數(shù)則能夠返回實例變量和屬性變量的所有成員變量。
2.獲取person類的所有方法
將第二個按鈕關(guān)聯(lián)到ViewController.h，添加行為并命名其方法為：“getAllMethod”：
- (IBAction)getAllMethod:(UIButton*)sender;//獲取所有方法
在ViewController.m中的實現(xiàn)如下：
/*2.獲取person所有方法*/- (IBAction)getAllMethod:(UIButton*)sender {unsignedintcount;//獲取方法列表，所有在.m文件顯式實現(xiàn)的方法都會被找到，包括setter+getter方法；Method *allMethods = class_copyMethodList([person class], &count);for(inti =0;i
點擊按鈕后，控制臺輸出：
2016-05-1917:05:19.880runtime運行時[14054:678124] (Method:func1)2016-05-1917:05:19.881runtime運行時[14054:678124] (Method:func2)2016-05-1917:05:19.881runtime運行時[14054:678124] (Method:setAge:)2016-05-1917:05:19.881runtime運行時[14054:678124] (Method:age)2016-05-1917:05:19.881runtime運行時[14054:678124] (Method:.cxx_destruct)2016-05-1917:05:19.882runtime運行時[14054:678124] (Method:description)2016-05-1917:05:19.882runtime運行時[14054:678124] (Method:init)
控制臺輸出了包括set和get等方法名稱。【備注：.cxx_destruct方法是關(guān)于系統(tǒng)自動內(nèi)存釋放工作的一個隱藏的函數(shù)，當ARC下，且本類擁有實例變量時，才會出現(xiàn)；】
分析：Method是一個指向objc_method結(jié)構(gòu)體指針，表示對類中的某個方法的描述。在API中的定義：typedef struct objc_method Method;
而objc_method結(jié)構(gòu)體如下：
truct objc_method { SEL method_name OBJC2_UNAVAILABLE;char*method_types OBJC2_UNAVAILABLE; IMP method_imp OBJC2_UNAVAILABLE;}
method_name :方法選擇器@selector()，類型為SEL。 相同名字的方法下，即使在不同類中定義，它們的方法選擇器也相同。
method_types：方法類型，是個char指針，存儲著方法的參數(shù)類型和返回值類型。
method_imp：指向方法的具體實現(xiàn)的指針，數(shù)據(jù)類型為IMP，本質(zhì)上是一個函數(shù)指針。 在第五個按鈕行為“增加一個方法”部分會提到。
SEL：數(shù)據(jù)類型，表示方法選擇器，可以理解為對方法的一種包裝。在每個方法都有一個與之對應(yīng)的SEL類型的數(shù)據(jù)，根據(jù)一個SEL數(shù)據(jù)“@selector(方法名)”就可以找到對應(yīng)的方法地址，進而調(diào)用方法。
因此可以通過：獲取Method結(jié)構(gòu)體->得到SEL選擇器名稱->得到對應(yīng)的方法名，這樣的方式，便于認識OC中關(guān)于方法的定義。
3.改變person類的私有變量name的值.
將第三個按鈕關(guān)聯(lián)到ViewController.h，添加行為并命名其方法為：“changeVariable”：
- (IBAction)changeVariable:(UIButton*)sender;//改變其中name變量
在ViewController.m中創(chuàng)建一個person對象，記得初始化
@implementationViewController{? person *per;//創(chuàng)建一個person實例}- (void)viewDidLoad {? [superviewDidLoad];? per = [[person alloc]init];//記得要初始化...不然后果自己嘗試下}
在ViewController.m中的實現(xiàn)如下：
/*3.改變person的name變量屬性*/- (IBAction)changeVariable:(UIButton*)sender {NSLog(@"改變前的person：%@",per);unsignedintcount =0;Ivar *allList = class_copyIvarList([person class], &count); Ivar ivv = allList[0];//從第一個方法getAllVariable中輸出的控制臺信息，我們可以看到name為第一個實例屬性。object_setIvar(per, ivv,@"Mike");//name屬性Tom被強制改為Mike。NSLog(@"改變之后的person：%@",per);}
點擊按鈕后，控制臺輸出：
2016-05-1922:45:05.125runtime運行時[1957:34730] 改變前的person：name:Tom age:122016-05-1922:45:05.126runtime運行時[1957:34730] 改變之后的person：name:Mike age:12
4.為person的category類增加一個新屬性：
如何在不改動某個類的前提下，添加一個新的屬性呢？
答：可以利用runtime為分類添加新屬性。
在iOS中，category，也就是分類，是不可以為本類添加新的屬性的，但是在runtime中我們可以使用對象關(guān)聯(lián)，為person類進行分類的新屬性創(chuàng)建：
①新建一個新的OC類：
命名為：PersonCategory，點擊next：
②在出現(xiàn)的新類“person+PersonCategory.h”中，添加“height”：
#import"person.h"@interfaceperson(PersonCategory)@property(nonatomic,assign)floatheight;//新屬性@end
“person+PersonCategory.m”類的代碼如下：
#import"person+PersonCategory.h"#import//runtime API的使用需要包含此頭文件constchar* str ="myKey";//做為key，字符常量 必須是C語言字符串；@implementationperson(PersonCategory)-(void)setHeight:(float)height{NSNumber*num = [NSNumbernumberWithFloat:height];/*
第一個參數(shù)是需要添加屬性的對象；
第二個參數(shù)是屬性的key;
第三個參數(shù)是屬性的值,類型必須為id，所以此處height先轉(zhuǎn)為NSNumber類型；
第四個參數(shù)是使用策略，是一個枚舉值，類似@property屬性創(chuàng)建時設(shè)置的關(guān)鍵字，可從命名看出各枚舉的意義；
*/objc_setAssociatedObject(idobject,constvoid*key,idvalue, objc_AssociationPolicy policy);}//提取屬性的值:-(float)height{NSNumber*number = objc_getAssociatedObject(self, str);return[number floatValue];}@end
接下來，我們可以在ViewController.m中對person的一個對象進行height的訪問了，
將第四個按鈕關(guān)聯(lián)到ViewController.h添加行為并命名其方法為：“addVariable：”（記得：#import "person+PersonCategory.h"）
-(IBAction)addVariable:(UIButton *)sender;
在ViewController.m中的實現(xiàn)如下：
/* 4.添加新的屬性*/- (IBAction)addVariable:(UIButton*)sender { per.height=12;//給新屬性height賦值NSLog(@"%f",[per height]);//訪問新屬性值}
點擊按鈕四、再點擊按鈕一、二獲取類的屬性、方法。
2016-05-2015:39:54.432runtime運行時[4605:178974]12.0000002016-05-2015:39:56.295runtime運行時[4605:178974] (Name: name) ----- (Type:@"NSString")2016-05-2015:39:56.296runtime運行時[4605:178974] (Name: _age) ----- (Type:i)2016-05-2015:39:57.195runtime運行時[4605:178974] (Method:func1)2016-05-2015:39:57.196runtime運行時[4605:178974] (Method:func2)2016-05-2015:39:57.196runtime運行時[4605:178974] (Method:setAge:)2016-05-2015:39:57.196runtime運行時[4605:178974] (Method:age)2016-05-2015:39:57.196runtime運行時[4605:178974] (Method:.cxx_destruct)2016-05-2015:39:57.197runtime運行時[4605:178974] (Method:description)2016-05-2015:39:57.197runtime運行時[4605:178974] (Method:init)2016-05-2015:39:57.197runtime運行時[4605:178974] (Method:height)2016-05-2015:39:57.197runtime運行時[4605:178974] (Method:setHeight:)
分析：可以看到分類的新屬性可以在per對象中對新屬性height進行訪問賦值。
獲取到person類屬性時，依然沒有height的存在，但是卻有height和setHeight這兩個方法；因為在分類中，即使使用@property定義了，也只是生成set+get方法，而不會生成_變量名，分類中是不允許定義變量的。
使用runtime中objc_setAssociatedObject()和objc_getAssociatedObject()方法，本質(zhì)上只是為對象per添加了對height的屬性關(guān)聯(lián)，但是達到了新屬性的作用；
使用場景：假設(shè)imageCategory是UIImage類的分類，在實際開發(fā)中，我們使用UIImage下載圖片或者操作過程需要增加一個URL保存一段地址，以備后期使用。這時可以嘗試在分類中動態(tài)添加新屬性MyURL進行存儲。
5.為person類添加一個新方法；
將第五個按鈕關(guān)聯(lián)到ViewController.h，添加行為并命名其方法為：“addMethod”：
-(IBAction)addMethod:(UIButton *)sender;
在ViewController.m中的實現(xiàn)如下：
/*5.添加新的方法試試(這種方法等價于對Father類添加Category對方法進行擴展)：*/- (IBAction)addMethod:(UIButton*)sender {/* 動態(tài)添加方法：
第一個參數(shù)表示Class cls 類型；
第二個參數(shù)表示待調(diào)用的方法名稱；
第三個參數(shù)(IMP)myAddingFunction，IMP一個函數(shù)指針，這里表示指定具體實現(xiàn)方法myAddingFunction；
第四個參數(shù)表方法的參數(shù)，0代表沒有參數(shù)；
*/class_addMethod([per class],@selector(NewMethod), (IMP)myAddingFunction,0);//調(diào)用方法 【如果使用[per NewMethod]調(diào)用方法，在ARC下會報“no visible @interface"錯誤】[per performSelector:@selector(NewMethod)];}//具體的實現(xiàn)（方法的內(nèi)部都默認包含兩個參數(shù)Class類和SEL方法，被稱為隱式參數(shù)。）intmyAddingFunction(idself, SEL _cmd){NSLog(@"已新增方法:NewMethod");return1;}
點擊按鈕后，控制臺輸出：
2016-05-2014:08:55.822runtime運行時[1957:34730] 已新增方法:NewMethod
6.交換person類的2個方法的功能：
將第六個按鈕關(guān)聯(lián)到ViewController.h，添加行為并命名其方法為：“replaceMethod”：
-(IBAction)replaceMethod:(UIButton *)sender;
在ViewController.m中的實現(xiàn)如下：
/* 6.交換兩種方法之后（功能對調(diào)），可以試試讓蘋果亂套... */- (IBAction)replaceMethod:(UIButton*)sender { Method method1 = class_getInstanceMethod([person class],@selector(func1)); Method method2 = class_getInstanceMethod([person class],@selector(func2));//交換方法method_exchangeImplementations(method1, method2); [per func1];//輸出交換后的效果，需要對比的可以嘗試下交換前運行func1；}
點擊按鈕后，控制臺輸出：
2016-05-2014:11:57.381runtime運行時[1957:34730] 執(zhí)行func2方法。
交換方法的使用場景：項目中的某個功能，在項目中需要多次被引用，當項目的需求發(fā)生改變時，要使用另一種功能代替這個功能，且要求不改變舊的項目(也就是不改變原來方法實現(xiàn)的前提下)。那么，我們可以在分類中，再寫一個新的方法(符合新的需求的方法)，然后交換兩個方法的實現(xiàn)。這樣，在不改變項目的代碼，而只是增加了新的代碼的情況下，就完成了項目的改進，很好地體現(xiàn)了該項目的封裝性與利用率。
注：交換兩個方法的實現(xiàn)一般寫在類的load方法里面，因為load方法會在程序運行前加載一次。
（轉(zhuǎn)載請標明原文出處，謝謝支持 ~ ^-^ ~）
? by：啊左~
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2 樓 ·2016.05.24 09:52
不錯，好好學習一下
3 樓 ·2016.05.24 18:51
mark
4 樓 ·2016.05.26 22:47
說的明白，還有例子，??
5 樓 ·2016.05.28 21:47
寫了一下，在添加新方法那里，
class_addMethod([_per class], @selector(sayHi), (IMP)myAddingFunction, 0);
selector（）里面的方法名好像沒什么用？，只會執(zhí)行IMP類型的C語言函數(shù)？
啊左：@簡單也好第二個參數(shù)是讓對象調(diào)用的方法名稱。
[per performSelector:@selector(NewMethod)];
簡單也好：@啊左[per performSelector:@selector(NewMethod)]; 卻沒有執(zhí)行NewMethod方法，執(zhí)行的是（IMP）myAddingFunction里面的內(nèi)容
啊左：@簡單也好NewMetho只是一個方法名，可隨意命名，主要是給對象用來調(diào)用的。但是實際上具體方法實現(xiàn)是在（IMP）函數(shù)指針指向的內(nèi)容里面，那是“實現(xiàn)這個方法的函數(shù)”。
雖然一般都說class_addMethod是添加方法，但個人覺得說是添加函數(shù)更貼切些。
6 樓 ·2016.06.28 15:58
寫的很好，重點是有代碼能自己試一下，學習了。
7 樓 ·2016.07.04 16:51
樓主，額能請教你些問題嗎？
啊左：@0ef0376dc7d1你可以直接問呀。
8 樓 ·2016.08.08 16:54
給樓主點個贊。
啊左：@butterflyer木有看到你的贊哦~
9 樓 ·2016.08.16 14:41
??
10 樓 ·2016.08.24 10:04
這里獲取所有對象的所有方法得到的是其所有的實例方法
11 樓 ·2016.10.10 11:12
什么是編譯，什么是運行？
編譯：編譯器幫你把源代碼翻譯成機器能識別的代碼，或者說識別語法等代碼錯誤并產(chǎn)生能夠識別的指令以便讓運行時能夠進行相應(yīng)的內(nèi)存分配。
運行時：代碼跑(run)起來了，進行內(nèi)存的分配與操作。
以上可能不太準確，純屬個人見解。具體的可以網(wǎng)上查找這兩個的意義與區(qū)別。
12 樓 ·2016.10.28 08:06
獲取的實例變量方法中，name沒有下劃線是因為樓主寫的不規(guī)范，實例變量name沒有加下劃線，所以打印出來就沒有，而系統(tǒng)自動生成的age實例變量就有下劃線
其實這里一直重點強調(diào)的是，age會因為屬性變量機制中默認的@synthesize使得它自動補全為_age，所以很明顯把name命名為沒有下劃線是為了區(qū)分出來：屬性變量age在@property后會補全下劃線，在這里沒有強調(diào)name的下劃線，是為了避免混淆;
你可以直接說這種命名不規(guī)范，但不是“因為不規(guī)范”所以才有下劃線??，那是因為：在語法正確情況下不管怎么命名實例變量，它都就只輸出原來的名字，即使我加了2個下劃線，它也照樣輸出2個下劃線。
另外，實例變量這種語法屬于比較老派的用法，以前為了防止內(nèi)存管理泄露，與屬性變量調(diào)用訪問方法區(qū)分開來，”_變量名”往往意味著實例變量，包括我公司舊的項目也是實例變量加_、屬性變量加“@synthesize name = _name;”但是在現(xiàn)在ARC后，不存在上述問題，一年多前我身邊的挺多同行也是常常加下劃線，包括后來看《精通iOS開發(fā)》這些書介紹的時候，也是發(fā)現(xiàn)里面的實例變量也沒有加下劃線，所以我想現(xiàn)在更多的已經(jīng)是習慣問題而不是規(guī)范，當然也會有相關(guān)資料建議下劃線做為編碼規(guī)范。這就看開發(fā)者怎么去處理了。
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