深入Objective-C的動態特性

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文章出處：http://onevcat.com/2012/04/objective-c-runtime/

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深入Objective-C的動態特性

Objective-C具有相當多的動態特性，基本的，也是經常被提到和用到的有動態類型（Dynamic typing），動態綁定（Dynamic binding）和動態載入（Dynamic loading）。

這些動態特性都是在Cocoa程式開發時非常常用的語言特性，而在這之後，OC在底層也提供了相當豐富的運行時的特性，比如枚舉類屬性方法、擷取方 法實現等等。雖然在平常的Cocoa開發中這些較底層的運行特性基本用不著，但是在某些情況下如果你知道這些特性併合理加以運用的話，往往能事半功倍～

動態特性基礎

1、動態類型

即運行時再決定對象的類型。這類動態特性在日常應用中非常常見，簡單說就是id類型。id類型即通用的對象類，任何對象都可以被id指標所指，而在實際使用中，往往使用introspection來確定該對象的實際所屬類：

id obj = someInstance;  if ([obj isKindOfClass:someClass])  {    someClass *classSpecifiedInstance = (someClass *)obj;    // Do Something to classSpecifiedInstance which now is an instance of someClass    //...}

 

-isMemberOfClass: 是 NSObject 的方法，用以確定某個 NSObject 對象是否是某個類的成員。與之相似的為 -isKindOfClass:，可以用以確定某個對象是否是某個類或其子類的成員。這兩個方法為典型的introspection方法。在確定對象為某類成員後，可以安全地進行強制轉換，繼續之後的工作。

2、動態綁定

基於動態類型，在某個執行個體對象被確定後，其類型便被確定了。該對象對應的屬性和響應的訊息也被完全確定，這就是動態綁定。在繼續之前，需要明確 Objective-C中訊息的概念。由於OC的動態特性，在OC中其實很少提及“函數”的概念，傳統的函數一般在編譯時間就已經把參數資訊和函數實現打包 到編譯後的源碼中了，而在OC中最常使用的是訊息機制。調用一個執行個體的方法，所做的是向該執行個體的指標發送訊息，執行個體在收到訊息後，從自身的實現中尋找響應 這條訊息的方法。

動態綁定所做的，即是在執行個體所屬類確定後，將某些屬性和相應的方法綁定到執行個體上。這裡所指的屬性和方法當然包括了原來沒有在類中實現的，而是在運行 時才需要的新加入的實現。在Cocoa層，我們一般向一個NSObject對象發送-respondsToSelector:或者 -instancesRespondToSelector:等來確定對象是否可以對某個SEL做出響應，而在OC訊息轉寄機制被觸發之前，對應的類 的+resolveClassMethod:和+resolveInstanceMethod:將會被調用，在此時有機會動態地向類或者執行個體添加新的方 法，也即類的實現是可以動態綁定的。一個例子：

void dynamicMethodIMP(id self, SEL _cmd)  {    // implementation ....}

 

//該方法在OC訊息轉寄生效前被調用

+ (BOOL) resolveInstanceMethod:(SEL)aSEL{     if (aSEL == @selector(resolveThisMethodDynamically)) {        //向[self class]中新加入返回為void的實現，SEL名字為aSEL，實現的具體內容為dynamicMethodIMP class_addMethod([self class], aSEL, (IMP) dynamicMethodIMP, “[email protected]:”);        return YES;    }    return [super resolveInstanceMethod:aSel];}  

 

當然也可以在任意需要的地方調用class_addMethod或者method_setImplementation（前者添加實現，後者替換實現），來完成動態綁定的需求。

3、動態載入

根據需求載入所需要的資源，這點很容易理解，對於iOS開發來說，基本就是根據不同的機型做適配。最經典的例子就是在Retina裝置上載入@2x 的圖片，而在老一些的普通屏裝置上載入原圖。隨著Retina iPad的推出，和之後可能的Retina Mac的出現，這個特性相信會被越來越多地使用。

深入運行時特性

基本的動態特性在常規的Cocoa開發中非常常用，特別是動態類型和動態綁定。由於Cocoa程式大量地使用Protocol-Delegate的 設計模式，因此絕大部分的delegate指標類型必須是id，以滿足運行時delegate的動態替換（在Java裡這個設計模式被叫做 Strategy？不是很懂Java，求糾正）。而Objective-C還有一些進階或者說更底層的運行時特性，在一般的Cocoa開發中較為少見，基 本被運用與編寫OC和其他語言的介面上。但是如果有所瞭解並使用得當的話，在Cocoa開發中往往可以輕易解決一些棘手問題。

這類運行時特性大多由/usr/lib/libobjc.A.dylib這個動態庫提供，裡麵包括了對於類、執行個體成員、 成員方法和訊息發送的很多API，包括擷取類執行個體變數列表，替換類中的方法，為類成員添加變數，動態改變方法實現等，十分強大。完整的API列表和手冊可 以在這裡找到。雖然文檔開頭表明是對於Mac OS X Objective-C 2.0適用，但是由於這些是OC的底層方法，因此對於iOS開發來說也是完全相同的。

一個簡單的例子，比如在開發Universal應用或者遊戲時，如果使用IB構建了大量的自訂的UI，那麼在由iPhone版轉向iPad版的過程中所面臨的一個重要問題就是如何從不同的nib中載入介面。在iOS5之前，所有的UIViewController在使用預設的介面載入時(init或者initWithNibName:bundle:)，都會走-loadNibNamed:owner:options:。而因為我們無法拿到-loadNibNamed:owner:options的實現，因此對其重載是比較困難而且存在風險的。因此在做iPad版本的nib時，一個簡單的辦法是將所有的nib的命名方式統一，然後使用自己實現的新的類似-loadNibNamed:owner:options的方法將原方法替換掉，同時保證非iPad的裝置還走原來的loadNibNamed:owner:options方法。使用OC運行時特性可以較簡單地完成這一任務。

代碼如下，在程式運行時調用+swizze，交換自己實現的loadPadNibNamed:owner:options和系統的loadNibNamed:owner:options，之後所有的loadNibNamed:owner:options訊息都將會發為loadPadNibNamed:owner:options，由自己的代碼進行處理。

+(BOOL)swizze {    Method oldMethod = class_getInstanceMethod(self, @selector(loadNibNamed:owner:options:));    if (!oldMethod) {        return NO;    }    Method newMethod = class_getInstanceMethod(self, @selector(loadPadNibNamed:owner:options:));    if (!newMethod) {        return NO;    }    method_exchangeImplementations(oldMethod, newMethod);    return YES;} 

 

loadPadNibNamed:owner:options的實現如下，注意在其中的loadPadNibNamed:owner:options由於之前已經進行了交換，因此實際會發送為系統的loadNibNamed:owner:options。以此完成了對不同資源的載入。

-(NSArray *)loadPadNibNamed:(NSString *)name owner:(id)owner options:(NSDictionary *)options {    NSString *newName = [name stringByReplacingOccurrencesOfString:@"@pad" withString:@""];    newName = [newName stringByAppendingFormat:@"@pad"];    //判斷是否存在    NSFileManager *fm = [NSFileManager defaultManager];    NSString* filepath = [[NSBundle mainBundle] pathForResource:newName ofType:@”nib”];    //這裡調用的loadPadNibNamed:owner:options:實際為為交換後的方法，即loadNibNamed:owner:options:    if ([fm fileExistsAtPath:filepath]) {        return [self loadPadNibNamed:newName owner:owner options:options];    } else {        return [self loadPadNibNamed:name owner:owner options:options];     }}  

 

當然這隻是一個簡單的例子，而且這個功能也可以通過別的方法來實現。比如添加UIViewController的類別來重載init，但是這樣的重 載會比較危險，因為你UIViewController的實現你無法完全知道，因此可能會由於重載導致某些本來應有的init代碼沒有覆蓋，從而出現不可 預測的錯誤。當然在上面這個例子中重載VC的init的話沒有什麼問題(因為對於VC，init的方法會被自動轉寄為 loadNibNamed:owner:options，因此init方法並沒有做其他更複雜的事情，因此只要初始化VC時使用的都是init的話就沒有 問題)。但是並不能保證這樣的重載對於其他類也是可行的。因此對於實現未知的系統方法，使用上面的運行時交換方法會是一個不錯的選擇～

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