技术分享-Runtime'黑魔法'

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一、runtime简介

• RunTime简称运行时。OC就是运行时机制，也就是在运行时候的一些机制，其中最主要的是消息机制。(运行时机制,就是运行时做一些事情,消息机制,就是方法的调用... )
• 对于C语言，函数的调用在编译的时候会决定调用哪个函数。
• 对于OC的函数，属于动态调用过程，在编译的时候并不能决定真正调用哪个函数，只有在真正运行的时候才会根据函数的名称找到对应的函数来调用。
• 事实证明：
  • 在编译阶段，OC可以调用任何函数，即使这个函数并未实现，只要声明过就不会报错。
  • 在编译阶段，C语言调用未实现的函数就会报错。

使用运行时步骤
    1.导入#import <objc/message.h>
    2.谁的事情,谁开头
   
    runtime的消息机制函数,在xcode6之后就没有提示参数
 
   怎么才能让消息机制函数有参数提示?
   点击工程文件-> build Setting ->搜索msg ->不要严肃检查消息机制调用

objc_getClass:获取类对象
objc_getMetaClass:获取元类
 
    OC基本常识:
    OC对象方法都保存在类对象中方法列表中,OC对象中类方法保存在元类(meta)
    OC中所有方法最终都会转换成函数
 
    OC方法调用流程:
    [p eat]
    1.根据对象的isa去对应类对象去查找方法, isa:指向类对象
    2.根据传入方法编号,去类对象中方法列表中查找对应方法

    3.调用方法实现

 

二、runtime作用

 

1.发送消息

• 方法调用的本质，就是让对象发送消息。
• objc_msgSend,只有对象才能发送消息，因此以objc开头.
• 使用消息机制前提，必须导入#import <objc/message.h>
• 消息机制简单使用
• clang -rewrite-objc main.m 查看最终生成代码

// 创建person对象
    Person *p = [[Person alloc] init];

    // 调用对象方法
    [p eat];

    // 本质：让对象发送消息

    objc_msgSend(p, @selector(eat));     SEL:方法编号 -> 寻找方法

　　// 调用类方法的方式：两种
    // 第一种通过类名调用
    [Person eat];

    // 第二种通过类对象调用( 类方法调用本质:不是拿到类名调用,本质是拿到类对象)
    [[Person class] eat];

    // 用类名调用类方法，底层会自动把类名转换成类对象调用
    // 本质：让类对象发送消息
    objc_msgSend([Person class], @selector(eat));

消息机制原理:对象根据方法编号SEL去映射表查找对应的方法实现

• OC对象方法保存到类对象中的方法列表中,OC对象

调用流程:
   // 1.首先获取p对象的isa指针,就去isa指向类中查找
   // 2.根据传入SEL找到对应方法名(函数入口)(这些方法实际上会转换为函数)
   // 3.直接调用函数实现

2.交换方法

• 开发使用场景:系统自带的方法功能不够，给系统自带的方法扩展一些功能，并且保持原有的功能。
• 方式一:继承系统的类，重写方法.
• 方式二:使用runtime,交换方法.TODO: 在原来加载图片功能之上,在添加一个判断是否加载成功 
•     1.自定义类,重写系统方法 弊端:1.每次使用,都需要导入
      2.给UIImage提供分类,扩充方法 弊端:1.每次使用,都需要导入
      3.交换方法 交换imageNamed和xmg_imageNamed实现
      3.1 交换多少次 交换一次
      3.2 什么时候交换 一开始就交换好
   
      注意:不要在分类中,重写系统方法实现,会导致系统方法被干掉
  想给系统的方法,扩充,就能想到自定义类,重写这个方法.

@implementation ViewController


- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    // Do any additional setup after loading the view, typically from a nib.
    // 需求：给imageNamed方法提供功能，每次加载图片就判断下图片是否加载成功。
    // 步骤一：先搞个分类，定义一个能加载图片并且能打印的方法+ (instancetype)imageWithName:(NSString *)name;
    // 步骤二：交换imageNamed和imageWithName的实现，就能调用imageWithName，间接调用imageWithName的实现。
    UIImage *image = [UIImage imageNamed:@"ljw"];

}


@end

@implementation UIImage (Image)
// 加载分类到内存的时候调用
+ (void)load
{
    // 交换方法

    // 获取imageWithName方法地址
    Method imageWithName = class_getClassMethod(self, @selector(imageWithName:));

    // 获取imageWithName方法地址
    Method imageName = class_getClassMethod(self, @selector(imageNamed:));

    // 交换方法地址，相当于交换实现方式
    method_exchangeImplementations(imageWithName, imageName);

}

// 不能在分类中重写系统方法imageNamed，因为会把系统的功能给覆盖掉，而且分类中不能调用super.

// 既能加载图片又能打印
+ (instancetype)imageWithName:(NSString *)name
{

    // 这里调用imageWithName，相当于调用imageName
    UIImage *image = [self imageWithName:name];

    if (image == nil) {
        NSLog(@"加载空图片");
    }

    return image;
}

@end

• 交换原理：

  • 交换之前： 

  • 交换之后： 

3.动态添加方法

• 开发使用场景：如果一个类方法非常多，加载类到内存的时候也比较耗费资源，需要给每个方法生成映射表，可以使用动态给某个类，添加方法解决。
• 经典面试题：有没有使用performSelector，其实主要想问你有没有动态添加过方法。

4.给分类添加属性

• 原理：给一个类声明属性，其实本质就是给这个类添加关联，并不是直接把这个值的内存空间添加到类存空间。
• 不能用静态的,对象销毁了属性可能还在,导致内存泄露
• 需要使用动态,保证对象不在,属性就不在.

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    // Do any additional setup after loading the view, typically from a nib.

    // 给系统NSObject类动态添加属性  name

    NSObject *objc = [[NSObject alloc] init];
    objc.name = @"LJW";
    NSLog(@"%@",objc.name);

}

@end

// 定义关联的key
static const char *key = "name";

@implementation NSObject (Property)

- (NSString *)name
{
    // 根据关联的key，获取关联的值。
    return objc_getAssociatedObject(self, key);
}

- (void)setName:(NSString *)name
{
    // 第一个参数：给哪个对象添加关联

    // 第二个参数：关联的key，通过这个key获取(属性名)
    // 第三个参数：关联的value

    // 第四个参数:关联的策略                              (strong)
    objc_setAssociatedObject(self, key, name, OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC);

}
@end

5.字典转模型

• 设计模型：字典转模型的第一步
  • 模型属性，通常需要跟字典中的key一一对应
  • 问题：一个一个的生成模型属性，很慢？
  • 需求：能不能自动根据一个字典，生成对应的属性。
  • 解决：提供一个分类，专门根据字典生成对应的属性字符串。

自动生成属性代码

@implementation NSDictionary (Code)
- (void)createPropertyCode
{
    // 根据字典中的key去生成对应属性
    // 模型中属性名 就是 key
    NSMutableString *codes = [NSMutableString string];
    
    // 遍历字典
    [self enumerateKeysAndObjectsUsingBlock:^(id  _Nonnull key, id  _Nonnull value, BOOL * _Nonnull stop) {
        NSString *code;
        // 生成一行属性代码
        if ([value isKindOfClass:[NSString class]]) {
            code = [NSString stringWithFormat:@"@property (nonatomic, strong) NSString *%@;",key];
        } else if ([value isKindOfClass:[NSArray class]]) {
            code = [NSString stringWithFormat:@"@property (nonatomic, strong) NSArray *%@;",key];
        } else if ([value isKindOfClass:[NSDictionary class]]) {
            code = [NSString stringWithFormat:@"@property (nonatomic, strong) NSDictionary *%@;",key];
        } else if ([value isKindOfClass:NSClassFromString(@"__NSCFBoolean")]) {
            code = [NSString stringWithFormat:@"@property (nonatomic, assign) BOOL %@;",key];
        } else if ([value isKindOfClass:[NSNumber class]]) {
            code = [NSString stringWithFormat:@"@property (nonatomic, assign) int %@;",key];
            
        }
       
        // 拼接属性代码
        [codes appendFormat:@"
%@
",code];
        
    }];
    
    NSLog(@"%@",codes);
    
    
}
@end

• 我们都知道,字典转模型基本的方式是:KVC

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    // Do any additional setup after loading the view, typically from a nib.'
    // 获取文件全路径
    NSString *filePath = [[NSBundle mainBundle] pathForResource:@"status.plist" ofType:nil];
    // 解析plist文件,生成字典对象
    NSDictionary *statusDict = [NSDictionary dictionaryWithContentsOfFile:filePath];

    // 设计模型,定义属性
    // [statusDict createPropertyCode];
    
    // 字典转模型
    StatusItem *item = [StatusItem statusWithDict:statusDict];
    
    NSLog(@"%@",item);
    
}

• KVC字典转模型弊端：必须保证，模型中的属性和字典中的key一一对应。
  • 如果不一致，就会调用[<Status 0x7fa74b545d60> setValue:forUndefinedKey:] 报key找不到的错。
  • 分析:模型中的属性和字典的key不一一对应，系统就会调用setValue:forUndefinedKey:报错。
  • 解决:重写对象的setValue:forUndefinedKey:,把系统的方法覆盖， 就能继续使用KVC，字典转模型了。

- (void)setValue:(id)value forUndefinedKey:(NSString *)key { }

• 字典转模型的方式二：Runtime
  • 思路：利用运行时，遍历模型中所有属性，根据模型的属性名，去字典中查找key，取出对应的值，给模型的属性赋值。
  • 步骤：提供一个NSObject分类，专门字典转模型，以后所有模型都可以通过这个分类转。

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    // Do any additional setup after loading the view, typically from a nib.

    // 解析Plist文件
    NSString *filePath = [[NSBundle mainBundle] pathForResource:@"status.plist" ofType:nil];

    NSDictionary *statusDict = [NSDictionary dictionaryWithContentsOfFile:filePath];

    // 获取字典数组
    NSArray *dictArr = statusDict[@"statuses"];

    // 自动生成模型的属性字符串
//    [NSObject resolveDict:dictArr[0][@"user"]];

    _statuses = [NSMutableArray array];

    // 遍历字典数组
    for (NSDictionary *dict in dictArr) {

        Status *status = [Status modelWithDict:dict];

        [_statuses addObject:status];

    }

    // 测试数据
    NSLog(@"%@ %@",_statuses,[_statuses[0] user]);

}

@end

@implementation NSObject (Model)

+ (instancetype)modelWithDict:(NSDictionary *)dict
{
    // 思路：遍历模型中所有属性-》使用运行时

    // 0.创建对应的对象
    id objc = [[self alloc] init];

    // 1.利用runtime给对象中的成员属性赋值

    // class_copyIvarList:获取类中的所有成员属性
    // Ivar：成员属性的意思
    // 第一个参数：表示获取哪个类中的成员属性
    // 第二个参数：表示这个类有多少成员属性，传入一个Int变量地址，会自动给这个变量赋值
    // 返回值Ivar *：指的是一个ivar数组，会把所有成员属性放在一个数组中，通过返回的数组就能全部获取到。
    /* 类似下面这种写法

     Ivar ivar;
     Ivar ivar1;
     Ivar ivar2;
     // 定义一个ivar的数组a
     Ivar a[] = {ivar,ivar1,ivar2};

     // 用一个Ivar *指针指向数组第一个元素
     Ivar *ivarList = a;

     // 根据指针访问数组第一个元素
     ivarList[0];

     */
    unsigned int count;

    // 获取类中的所有成员属性
    Ivar *ivarList = class_copyIvarList(self, &count);

    for (int i = 0; i < count; i++) {
        // 根据角标，从数组取出对应的成员属性
        Ivar ivar = ivarList[i];

        // 获取成员属性名
        NSString *name = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getName(ivar)];

        // 处理成员属性名->字典中的key
        // 从第一个角标开始截取
        NSString *key = [name substringFromIndex:1];

        // 根据成员属性名去字典中查找对应的value
        id value = dict[key];

        // 二级转换:如果字典中还有字典，也需要把对应的字典转换成模型
        // 判断下value是否是字典
        if ([value isKindOfClass:[NSDictionary class]]) {
            // 字典转模型
            // 获取模型的类对象，调用modelWithDict
            // 模型的类名已知，就是成员属性的类型

            // 获取成员属性类型
           NSString *type = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getTypeEncoding(ivar)];
          // 生成的是这种@"@"User"" 类型 -》 @"User"  在OC字符串中 " -> "，是转义的意思，不占用字符
            // 裁剪类型字符串
            NSRange range = [type rangeOfString:@"""];

           type = [type substringFromIndex:range.location + range.length];

            range = [type rangeOfString:@"""];

            // 裁剪到哪个角标，不包括当前角标
          type = [type substringToIndex:range.location];

            // 根据字符串类名生成类对象
            Class modelClass = NSClassFromString(type);

            if (modelClass) { // 有对应的模型才需要转

                // 把字典转模型
                value  =  [modelClass modelWithDict:value];
            }

        }

        // 三级转换：NSArray中也是字典，把数组中的字典转换成模型.
        // 判断值是否是数组
        if ([value isKindOfClass:[NSArray class]]) {
            // 判断对应类有没有实现字典数组转模型数组的协议
            if ([self respondsToSelector:@selector(arrayContainModelClass)]) {

                // 转换成id类型，就能调用任何对象的方法
                id idSelf = self;

                // 获取数组中字典对应的模型
                NSString *type =  [idSelf arrayContainModelClass][key];

                // 生成模型
               Class classModel = NSClassFromString(type);
                NSMutableArray *arrM = [NSMutableArray array];
                // 遍历字典数组，生成模型数组
                for (NSDictionary *dict in value) {
                    // 字典转模型
                  id model =  [classModel modelWithDict:dict];
                    [arrM addObject:model];
                }

                // 把模型数组赋值给value
                value = arrM;

            }
        }

        if (value) { // 有值，才需要给模型的属性赋值
            // 利用KVC给模型中的属性赋值
            [objc setValue:value forKey:key];
        }

    }

    return objc;
}

@end

写在最后,runtime在开发中十分强大,是开发中的'黑魔法'

往往做到很多好用的功能,很强大!!!