一、简介
主要特点：
- 在OC语言中，函数的调用是属于动态调用的，编译阶段并不确定要调用的函数，在真正的运行时才会根据函数名查找要调用哪个函数。
- 而在C语言中，函数的调用是在编译阶段就已经确定要调用哪个函数。
- 可以调用私有的方法。
- Runtime一般是针对系统的类进行操作。
Xcode6之前，苹果不介意开发者使用Runtime的底层函数，且有参数提示。
Xcode6之后，苹果不推荐开发者使用Runtime的底层函数，也没有了参数提示。可以到build setting ⟹ 搜索msg ⟹ 把Enable Strict Checking of
objc_msgSend Calls设置成NO即可，即：不使objc_msgsend严格检查要求。这时使用Xcode敲Runtime函数就会有参数提示。
关键术语：
- 类对象：是用来创建实例对象的类，本身也是一个对象，也会分配内存。
- 类方法：以加号(+)开头，保存在所属的元类的方法列表中。
- 实例对象：就是一个类对象通过实例化产生的对象。
- 实例方法：以减号(-)开头，就是对象的方法，保存在所属的类对象的方法列表中。
- SEL：又叫选择器，是表示一个方法的selector的指针，方法的selector用于表示运行时方法的名字。定义为：typedef struct objc_selector *SEL;，两个类之间，不管它们是父类与子类的关系，还是之间没有这种关系，只要方法名相同，那么方法的SEL就是一样的。每一个方法都对应着一个SEL。所以在 Objective-C同一个类(及类的继承体系)中，不能存在2个同名的方法，即使参数类型不同也不行。相同的方法只能对应一个SEL。不同的类可以拥有相同的selector，这个没有问题。不同类的实例对象执行相同的selector时，会在各自的方法列表中去根据selector去寻找自己对应的IMP。工程中的所有的SEL组成一个Set集合，Set的特点就是唯一，因此SEL是唯一的。因此，如果我们想到这个方法集合中查找某个方法时，只需要去找到这个方法对应的SEL就行了，SEL实际上就是根据方法名hash化了的一个字符串，而对于字符串的比较仅仅需要比较他们的地址就可以了 本质上，SEL只是一个指向方法的指针。
- IMP：实际上是一个函数指针，指向方法实现的首地址。其定义为：id (*IMP)(id, SEL, ...)；，第一个参数是指向self的指针(如果是实例方法，则是类实例的内存地址；如果是类方法，则是指向元类的指针)，第二个参数是方法选择器(selector)，接下来是方法的实际参数列表。
二、Runtime的用法
1、发送消息。
- 方法调用的本质，就是让对象发送消息，底层实现是调用函数objc_msgSend(id self, SEL op, ...)，参数"id self"是向谁发送消息，"SEL op"是发送什么消息，"..."是方法的参数。
- 使用此函数需导入头文件#import <objc/message.h>。
- 在命令行用clang -rewrite-objc main.m可查看最终生成的代码。
- 消息机制实现原理是，对象根据方法编号SEL去映射表中查找对应的方法实现。
1 #import "ViewController.h" 2 #import <objc/message.h> 3 4 @implementation ViewController 5 - (void)viewDidLoad { 6 [super viewDidLoad]; 7 // NSString *str = [[NSString alloc] init]; 8 // str = [str stringByAppendingString:@"haha"]; 9 // 10 // 如下是底层实现 11 // NSString *str = objc_msgSend([NSString class], @selector(alloc)); 12 // str = objc_msgSend(str, @selector(init)); 13 // str = objc_msgSend(str, @selector(stringByAppendingString:), @"hahaha"); 14 // 如下是更底层实现 15 // objc_getClass()获取类对象，sel_getUid()注册方法，同sel_registerName()、@selector()和NSSelectorFromString()。16 NSString *str = objc_msgSend(objc_getClass("NSString"), sel_getUid("alloc")); 17 str = objc_msgSend(str, sel_getUid("init")); 18 str = objc_msgSend(str, sel_getUid("stringByAppendingString:"), @"haha"); 19 } 20 21 @end
方法调用过程：对象接收到消息 ⟹ 根据isa指针找到对应的类对象 ⟹ 根据方法名注册一个方法编号 ⟹ 根据方法编号在类对象的方法列表中查找对象的方法(其实是方法实现的地址) ⟹ 根据指定地址去方法代码区找到方法的实现，传递参数并执行方法。
2、交换方法。
当系统自带的方法功能不够用时，可以用交换方法的方式给系统自带的方法扩展一些功能，并保持原有的功能不受影响。
操作步骤：
- 先给类对象添加一个分类。
- 自己实现一个带有扩展功能的方法。
- 交换方法，一般在load或initialize方法中操作。
创建分类：
-
1 // 给UIImage扩充一个功能：当图片加载完成后，打印出成功或失败信息。 2 // 给UIImage定义一个分类extension。 3 #import <UIKit/UIKit.h> 4 5 @interface UIImage (extension) 6 @end
实现自己的方法，用自己的方法交换系统的方法：
-
1 #import "UIImage+extension.h" 2 #import <objc/message.h> 3 4 @implementation UIImage (extension) 5 6 // 只要此类被项目引用，程序启动时就会调用这个方法。 7 + (void)load { 8 // 这个函数用来获取类的方法。第一个参数：获取哪个类的方法。第二个参数：获取哪个方法。 9 Method imageNamed = class_getClassMethod(self, sel_getUid("imageNamed:")); 10 Method hl_imageNamed = class_getClassMethod(self, sel_getUid("hl_imageNamed:")); 11 12 // 交换两个方法的实现部分。 13 // 即调用imageNamed就会执行hl_imageNamed的实现，调用hl_imageNamed就会执行imageNamed的实现。 14 method_exchangeImplementations(imageNamed, hl_imageNamed); 15 } 16 17 // 一个带有扩展系统功能的方法实现。 18 + (UIImage *)hl_imageNamed:(NSString *)name { 19 // 此时会调用imageNamed的系统实现部分，因为实现部分已经做了交换。 20 UIImage *image = [self hl_imageNamed:name]; 21 if (image) { 22 NSLog(@"图片加载成功。"); 23 } else { 24 NSLog(@"图片加载失败。"); 25 } 26 return image; 27 } 28 29 @end
在控制器中测试一下交换后的效果：
-
1 #import "ViewController.h" 2 #import "UIImage+extension.h" 3 4 @implementation ViewController 5 6 - (void)viewDidLoad { 7 [super viewDidLoad]; 8 UIImage *img = [UIImage imageNamed:@"123"]; 9 } 10 11 @end
3、动态添加方法。
在OC中，只要某个方法实现了，就会被加载到类对象的方法列表中。然而有些方法不一定会用，或着极少用到，如果同样加载到方法列表中，对系统的内存会增加一些压力。这种情况下可以用Runtime让方法在真正用到时再添加。
动态调用方法：
-
1 #import "ViewController.h" 2 #import "Student.h" 3 4 @implementation ViewController 5 6 - (void)viewDidLoad { 7 [super viewDidLoad]; 8 9 Student *student = [[Student alloc] init]; 10 // 动态调用Student的实例方法sing。 11 [student performSelector:@selector(sing)]; 12 // 动态调用Student的实例方法并传入两个参数。 13 [student performSelector:@selector(age:height:) withObject:@20 withObject:@180.0]; 14 } 15 16 @end
动态添加方法：
-
1 #import "Student.h" 2 #import <objc/message.h> 3 4 @implementation Student 5 6 // 函数不会放入方法列表，系统默认传递的隐式参数id self(当前类对象或者实例对象)和SEL _cmd(当前方法的编号)。 7 void sing(id self, SEL _cmd) { 8 NSLog(@"哥在唱歌"); 9 } 10 11 void ageAndHeight(id self, SEL _cmd, NSNumber *age, NSNumber *height) { 12 NSLog(@"年龄是：%@，身高是：%@", age, height); 13 } 14 15 // 只要调用了一个未实现的方法，就会调用这个方法进行处理。 16 + (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel { 17 if (sel == NSSelectorFromString(@"sing")) { 18 // __unsafe_unretained Class cls:给哪个类添加方法。 19 // SEL name:添加什么方法。 20 // IMP imp:方法实现的函数。 21 // const char *types:方法类型。 22 class_addMethod([self class], sel, (IMP)sing, "v@:"); 23 } else if (sel == NSSelectorFromString(@"age:height:")) { 24 class_addMethod([self class], sel, (IMP)ageAndHeight, "v@:@@"); 25 } 26 return [super resolveInstanceMethod:sel]; 27 } 28 29 @end
函数类型表：
-
函数类型的表示：即class_addMethod(__unsafe_unretained Class cls, SEL name, IMP imp, const char *types)的最后一个参数。Code Meaning c A char i An int s A short l A long, l is treated as a 32-bit quantity on 64-bit programs. q A long long C An unsigned char I An unsigned int S An unsigned short L An unsigned long Q An unsigned long long f A float d A double B A C++ bool or a C99 _Bool v A void * A character string (char *) @ An object (whether statically typed or typed id) # A class object (Class) : A method selector (SEL) [array type] An array {name=type...} A structure (name=type...) A union bnum A bit field of num bits ^type A pointer to type ? An unknown type (among other things, this code is used for function pointers)
4、动态添加属性。
动态添加属性的本质是让某个属性和某个对象产生关联。开发中为系统的类添加属性时一般采用Runtime动态添加的方式来解决。
给系统的类对象扩展一个分类：
-
1 #import <UIKit/UIKit.h> 2 3 @interface UIImageView (extension) 4 // 在分类中用@property，只会生成get和set方法的声明，不会生成实现代码和下划线成员变量。 5 // get和set的实现方法需要在implementation中实现。 6 // 因为@property在分类中不会生成成员变量，所以这些copy、nonatomic等策略是无效的，可以不写。 7 @property NSString *name; 8 9 @end
实现getter和setter方法，在set方法中添加属性，在get方法中获取属性：
-
1 #import "UIImageView+extension.h" 2 #import <objc/message.h> 3 4 @implementation UIImageView (extension) 5 6 - (void)setName:(NSString *)name { 7 // id object：给哪个对象添加属性。 8 // const void *key：属性名称。 9 // id value：属性值。 10 // objc_AssociationPolicy policy：属性的保存策略，是一个枚举，相当于assign、retain、copy等。 11 objc_setAssociatedObject(self, @"name", name, OBJC_ASSOCIATION_COPY_NONATOMIC); 12 } 13 14 - (NSString *)name { 15 return objc_getAssociatedObject(self, @"name"); 16 } 17 18 @end
测试一下效果：
-
1 #import "ViewController.h" 2 #import "UIImageView+extension.h" 3 4 @implementation ViewController 5 6 - (void)viewDidLoad { 7 [super viewDidLoad]; 8 UIImageView *iconView = [[UIImageView alloc] init]; 9 iconView.name = @"大图片"; 10 NSLog(@"%@", iconView.name); 11 } 12 13 @end
三、相关函数。
1、objc_xxx 系列函数，关注于宏观使用，如类与协议的空间分配、注册、注销等操作。
| 函数名称 | 函数作用 |
|---|---|
objc_getClass |
获取Class对象 |
objc_getMetaClass |
获取MetaClass对象 |
objc_allocateClassPair |
分配空间,创建类(仅在 创建之后,注册之前 能够添加成员变量) |
objc_registerClassPair |
注册一个类(注册后方可使用该类创建对象) |
objc_disposeClassPair |
注销某个类 |
objc_allocateProtocol |
开辟空间创建协议 |
objc_registerProtocol |
注册一个协议 |
objc_constructInstance |
构造一个实例对象(ARC下无效) |
objc_destructInstance |
析构一个实例对象(ARC下无效) |
objc_setAssociatedObject |
为实例对象关联对象 |
objc_getAssociatedObje*ct |
获取实例对象的关联对象 |
objc_removeAssociatedObjects |
清空实例对象的所有关联对象 |
objc_msgSend |
发送ObjC消息 |
2、class_xxx 系列函数，关注于类的内部，如实例变量、属性、方法、协议等相关问题。
| 函数名称 | 函数作用 |
|---|---|
class_addIvar |
为类添加实例变量 |
class_addProperty |
为类添加属性 |
class_addMethod |
为类添加方法 |
class_addProtocol |
为类遵循协议 |
class_replaceMethod |
替换类某方法的实现 |
class_getName |
获取类名 |
class_isMetaClass |
判断是否为元类 |
objc_getProtocol |
获取某个协议 |
objc_copyProtocolList |
拷贝在运行时中注册过的协议列表 |
class_getSuperclass |
获取某类的父类 |
class_setSuperclass |
设置某类的父类 |
class_getProperty |
获取某类的属性 |
class_getInstanceVariable |
获取实例变量 |
class_getClassVariable |
获取类变量 |
class_getInstanceMethod |
获取实例方法 |
class_getClassMethod |
获取类方法 |
class_getMethodImplementation |
获取方法的实现 |
class_getInstanceSize |
获取类的实例的大小 |
class_respondsToSelector |
判断类是否实现某方法 |
class_conformsToProtocol |
判断类是否遵循某协议 |
class_createInstance |
创建类的实例 |
class_copyIvarList |
拷贝类的实例变量列表 |
class_copyMethodList |
拷贝类的方法列表 |
class_copyProtocolList |
拷贝类遵循的协议列表 |
class_copyPropertyList |
拷贝类的属性列表 |
3、object_xxx 系列函数，关注于对象的角度,如实例变量。
| 函数名称 | 函数作用 |
|---|---|
object_copy |
对象copy(ARC无效) |
object_dispose |
对象释放(ARC无效) |
object_getClassName |
获取对象的类名 |
object_getClass |
获取对象的Class |
object_setClass |
设置对象的Class |
object_getIvar |
获取对象中实例变量的值 |
object_setIvar |
设置对象中实例变量的值 |
object_getInstanceVariable |
获取对象中实例变量的值 (ARC中无效,使用 object_getIvar ) |
object_setInstanceVariable |
设置对象中实例变量的值 (ARC中无效,使用 object_setIvar ) |
4、method_xxx 系列函数，关注于方法内部,如果方法的参数及返回值类型和方法的实现。
| 函数名称 | 函数作用 |
|---|---|
method_getName |
获取方法名 |
method_getImplementation |
获取方法的实现 |
method_getTypeEncoding |
获取方法的类型编码 |
method_getNumberOfArguments |
获取方法的参数个数 |
method_copyReturnType |
拷贝方法的返回类型 |
method_getReturnType |
获取方法的返回类型 |
method_copyArgumentType |
拷贝方法的参数类型 |
method_getArgumentType |
获取方法的参数类型 |
method_getDescription |
获取方法的描述 |
method_setImplementation |
设置方法的实现 |
method_exchangeImplementations |
替换方法的实现 |
5、property_xxx 系列函数，关注于属性内部,如属性的特性等。
| 函数名称 | 函数作用 |
|---|---|
property_getName |
获取属性名 |
property_getAttributes |
获取属性的特性列表 |
property_copyAttributeList |
拷贝属性的特性列表 |
property_copyAttributeValue |
拷贝属性中某特性的值 |
6、protocol_xxx 系列函数。
| 函数名称 | 函数作用 |
|---|---|
protocol_conformsToProtocol |
判断一个协议是否遵循另一个协议 |
protocol_isEqual |
判断两个协议是否一致 |
protocol_getName |
获取协议名称 |
protocol_copyPropertyList |
拷贝协议的属性列表 |
protocol_copyProtocolList |
拷贝某协议所遵循的协议列表 |
protocol_copyMethodDescriptionList |
拷贝协议的方法列表 |
protocol_addProtocol |
为一个协议遵循另一协议 |
protocol_addProperty |
为协议添加属性 |
protocol_getProperty |
获取协议中的某个属性 |
protocol_addMethodDescription |
为协议添加方法描述 |
protocol_getMethodDescription |
获取协议中某方法的描述 |
7、ivar_xxx 系列函数。
| 函数名称 | 函数作用 |
|---|---|
ivar_getName |
获取Ivar名称 |
ivar_getTypeEncoding |
获取类型编码 |
ivar_getOffset |
获取偏移量 |
8、sel_xxx 系列函数。
| 函数名称 | 函数作用 |
|---|---|
sel_getName |
获取名称 |
sel_getUid |
注册方法 |
sel_registerName |
注册方法 |
sel_isEqual |
判断方法是否相等 |
9、imp_xxx 系列函数。
| 函数名称 | 函数作用 |
|---|---|
imp_implementationWithBlock |
通过代码块创建IMP |
imp_getBlock |
获取函数指针中的代码块 |
imp_removeBlock |
移除IMP中的代码块 |