iOS開發日記17-runtime基礎篇，ios17-runtime

iOS開發日記17-runtime基礎篇，ios17-runtime

今天博主有一個runtime基礎的需求,遇到了一些困痛點,在此和大家分享,希望能夠共同進步.

Objective-C runtime是一個執行階段程式庫，主要是由C語言和組合語言寫成，為C語言添加物件導向的能力而創造了Objective-C。這意味著它可以載入類資訊，進行方法派發以及方法轉寄等等。Objective-C 運行時最重要的就是為Objective-C語言的物件導向特性的實現提供了所有的基礎支撐.

 

那麼,runtime具體究竟是什麼呢?相信各位看官百度了很多文章後,發現十篇有九篇都看不懂,這時因為有很多基礎的東西我們並不瞭解,今天博主就和大家分享一下,runtime基礎篇

我們寫的代碼在程式運行過程中都會被轉化成runtime的C代碼執行，例如[xxxxxx doSomething];會被轉化成objc_msgSend(xxxxxx, @selector(doSomething));

OC中一切都被設計成了對象，我們都知道一個類被初始化成一個執行個體，這個執行個體是一個對象。實際上一個類本質上也是一個對象，在runtime中用結構體表示。

 

相關的定義：

/// 描述類中的一個方法typedef struct objc_method *Method;/// 執行個體變數typedef struct objc_ivar *Ivar;/// 類別Categorytypedef struct objc_category *Category;/// 類中聲明的屬性typedef struct objc_property *objc_property_t;

類在runtime中的表示

//類在runtime中的表示struct objc_class {  Class isa;//指標，顧名思義，表示是一個什麼，  //執行個體的isa指向類對象，類對象的isa指向元類#if !__OBJC2__  Class super_class;  //指向父類  const char *name;  //類名  long version;  long info;  long instance_size  struct objc_ivar_list *ivars //成員變數列表  struct objc_method_list **methodLists; //方法列表  struct objc_cache *cache;//緩衝  //一種最佳化，調用過的方法存入緩衝列表，下次調用先找緩衝  struct objc_protocol_list *protocols //協議列表  #endif} OBJC2_UNAVAILABLE;/* Use `Class` instead of `struct objc_class *` */

相信很多看官看到這裡的時候,就已經有想關螢幕的衝動了,下面給大家分享一下isa指標和meta class(元類)

每個對象都會有一個它所屬的類。這是物件導向的基本概念，但是在OC中，這對所有資料結構有效。任何資料結構，只要在恰當的位置具有一個指標指向一個class，那麼，它都可以被認為是一個對象。
在OC中，一個對象所屬於哪個類，是由它的isa指標指向的。這個isa指標指向這個對象所屬的class。

isa：是一個Class 類型的指標. 每個執行個體對象有個isa的指標,他指向對象的類，而Class裡也有個isa的指標, 指向meteClass(元類)。元類儲存了類方法的列表。當類方法被調用時，先會從本身尋找類方法的實現，如果沒有，元類會向他父類尋找該方法。同時注意的是：元類（meteClass）也是類，它也是對象。元類也有isa指標,它的isa指標最終指向的是一個根元類(root meteClass).根元類的isa指標指向本身，這樣形成了一個封閉的內迴圈

一個OC的類其實也是一個對象，意思就是你可以向一個類發送訊息。
NSStringEncoding defaultStringEncoding = [NSString defaultStringEncoding];
在這個例子中，defaultStringEncoding 被發送給了NSString類。因為每一個OC的類本身也是一個對象。也就是說Class的資料結構必然也是以isa指標開始的在二進位層級上與objc_object是完全相容的。然後一個類結構的下一個欄位一定是一個指向super class的指標（或者指向nil，對於基類而言）。
一個類如何定義有很多方法，依賴於你的執行階段程式庫版本，但是不管哪種方法，他們都是以一個isa作為第一個欄位，接著是superclass欄位

為了可以調用類方法，這個類的isa指標必須指向一個包含這些類方法的類結構體。
這樣就引出了meta-class的概念：meta-class是一個類對象的類。
簡單解釋下：
       當你向一個對象發送訊息時，runtime會在這個對象所屬的那個類的方法列表中尋找。
       當你向一個類發送訊息時，runtime會在這個類的meta-class的方法列表中尋找。

meta-class之所以重要，是因為它儲存著一個類的所有類方法。每個類都會有一個單獨的meta-class，因為每個類的類方法基本不可能完全相同
meta-class，就像Class一樣，也是一個對象。你依舊可以向它發送訊息調用函數，自然的，meta-class也會有一個isa指標指向其所屬類。所有的meta-class使用基類的meta-class作為他們的所屬類。具體而言，任何NSObject繼承體系下的meta-class都使用NSObject的meta-class作為自己所屬的類。

根據這個規則，所有的meta-class使用基類的meta-class作為它們的類，而基類的meta-class也是屬於它自己，也就是說基類的meta-class的isa指標指向它自己。
就像一個類使用super_class指標指向自己的父類一樣，meta-class的super_class會指向類的super_class的meta-class。一直追溯到基類的meta-class，它的super_class會指向基類自身

這樣一來，整個繼承體系中的執行個體、類和meta-class都派生自繼承體系中的基類。對於NSObject繼承體系來說，NSObject的執行個體方法對體系中所有的執行個體、類和meta-class都是有效；NSObject的類方法對於體系中所有的類和meta-class都是有效
meta-class是類對象的類，每個類都有自己單獨的meta-class。所有的類對象並不會屬於同一個meta-class。

meta-class要保證類對象具有繼承體系中基類的所有執行個體和類方法，以及繼承體系中的所有中間類方法。對於所有NSObject繼承體系下的類，NSObject的執行個體方法和協議方法對他們和他們meta-class的對象都要有效。
所有的meta-class使用基類的meta-class作為自己的基類，對於頂層基類的meta-class也是一樣，只是它指向自己而已

runtime的應用：

1.動態建立一個類(比如KVO的底層實現)

 2.動態地為某個類添加屬性\方法, 修改屬性值\方法

3.遍曆一個類的所有成員變數(屬性)\所有方法

實質上，以上的是通過相關方法來擷取對象或者類的isa指標來實現的。

相關函數

1.  增加

增加函數:class_addMethod

增加執行個體變數:class_addIvar

增加屬性:@dynamic標籤，或者class_addMethod，因為屬性其實就是由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,-_-!!)

2.  擷取

擷取函數列表及每個函數的資訊(函數指標、函數名等等):class_getClassMethod method_getName ...

擷取屬性列表及每個屬性的資訊:class_copyPropertyList property_getName

擷取類本身的資訊,如類名等：class_getName class_getInstanceSize

擷取變數列表及變數資訊：class_copyIvarList

擷取變數的值

3.    替換

將執行個體替換成另一個類：object_setClass

替換類方法的定義：class_replaceMethod

4.其他常用方法：

交換兩個方法的實現：method_exchangeImplementations.

設定一個方法的實現：method_setImplementation.

 
還有幾篇文章可以增加各位對runtime的理解
http://quotation.github.io/objc/2015/05/21/objc-runtime-ivar-access.html
http://www.jianshu.com/p/425a39d43d16?utm_campaign=maleskine&utm_content=note&utm_medium=writer_share&utm_source=weibo
http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MjM5NTIyNTUyMQ==&mid=208927760&idx=1&sn=30b9caecba709553e463d719668454ae&scene=2&from=timeline&isappinstalled=0#rd