iOS Runtime常用示例总结

编程怪才_凌雨画

前言

Runtime是iOS里面非常重要的基础知识,初次与它见面时,甚是懵懂,但没有关系,万事万物都是要由陌生到熟悉。学就完了。

正文

经常有小伙伴私下在Q上问一些关于Runtime的东西,问我有没有Runtime的相关博客,之前还真没正儿八经的总结过。之前只是在解析第三方框架源码时,聊过一些用法,也就是这些第三方框架中用到的Runtime。比如属性关联,动态获取属性等等。本篇博客就针对Runtime这个主题来总结一些其常用的一些方法.

本篇博客所聊的Runtime的内容大概有:动态获取类名、动态获取类的成员变量、动态获取类的属性列表、动态获取类的方法列表、动态获取类所遵循的协议列表、动态添加新的方法、类的实例方法实现的交换、动态属性关联、消息发送与消息转发机制等。当然,本篇博客总结的是运行时常用的功能,并不是所有Runtime的内容。

一、构建Runtime测试用例

本篇博客的内容是依托于实例的,所以我们在本篇博客中先构建我们的测试类,Runtime将会对该类进行相关的操作。下方就是本篇博客所涉及Demo的目录,上面的RuntimeKit类是讲Runtime常用的功能进行了简单的封装,而下方的TestClass以及相关的类目就是我们Runtime要操作的对象了。下方会对TestClass以及类目中的内容进行详细介绍。

image.png

下方的代码就是我们的测试类TestClass的主要部分,因为TestClass是专门用来测试的类,所以其涉及的内容要尽量的全面。TestClass遵循了NSCoding, NSCopying这两个协议,并且为其添加了公有属性、私有属性、私有成员变量、 公有实例方法、私有实例方法、类方法等。这些添加的内容,都将是我们Runtime的操作对象。下方那几个TestClass的类目稍后在使用Runtime时再进行介绍。

TestClass.h@interface TestClass : NSObject <NSCoding, NSCopying> @property (nonatomic, strong) NSArray *publicProperty1;@property (nonatomic, strong) NSString *publicProperty2; + (void)classMethod:(NSString *)value;- (void)publicTestMethod1:(NSString *)value1 Second:(NSString *)value2;- (void)publicTestMethod2; - (void)method1; @end TestClass.m@interface TestClass() {    NSInteger _var1;    int _var2;    BOOL _var3;    double _var4;    float _var5;} @property (nonatomic, strong) NSMutableArray *privateProperty1;@property (nonatomic, strong) NSNumber *privateProperty2;@property (nonatomic, strong) NSDictionary *privateProperty3; @end @implementation TestClass + (void)classMethod: (NSString *)value {    NSLog(@"publicTestMethod1");} - (void)privateTestMethod1 {    NSLog(@"privateTestMethod1");} - (void)privateTestMethod2 {    NSLog(@"privateTestMethod2");} #pragma mark - 方法交换时使用- (void)method1 {    NSLog(@"我是Method1的实现");} @end

二、RuntimeKit的封装

接下来我们就来看看RuntimeKit中的内容,其中对Runtime常用的方法进行了简单的封装。主要是动态的获取类的一些属性和方法的,以及动态方法添加和方法交换的。本部分的干货还是不少的。

1、获取类名

动态的获取类名是比较简单的,使用class_getName(Class)就可以在运行时来获取类的名称。class_getName()函数返回的是一个char类型的指针,也就是C语言的字符串类型,所以我们要将其转换成NSString类型,然后再返回出去。下方的+fetchClassName:方法就是我们封装的获取类名的方法,如下所示:

/** 获取类名  @param class 响应类 @return NSString 类名 */+ (NSString *)fetchClassName:(Class)class {    const char *className = class_getName(class);    return [NSString stringWithUTF8String:className];}

2、获取成员变量

下方这个+fetchIvarList:这个方法就是我们封装的获取类的成员变量的方法。当然我们在获取成员变量时,可以用ivar_getTypeEncoding()来获取相应成员变量的类型。使用ivar_getName()来获取相应成员变量的名称。下方就是对获取成员变量的功能的封装。返回的是一个数组,数组的元素是一个字典,而字典中存储的就是相应成员变量的名称和类型。

/** 获取成员变量  @param class 响应类 @return NSArray 成员变量列表 */+ (NSArray *)fetchIvarList:(Class)class {    unsigned int count = 0;    Ivar *ivarList = class_copyIvarList(class, &count);        NSMutableArray *mutableList = [[NSMutableArray alloc] initWithCapacity:count];    for (unsigned int i = 0; i < count; i++) {        NSMutableDictionary *dic = [[NSMutableDictionary alloc] initWithCapacity:2];        const char *ivarName = ivar_getName(ivarList[i]);        const char *ivarType = ivar_getTypeEncoding(ivarList[i]);        dic[@"type"] = [NSString stringWithUTF8String:ivarType];        dic[@"ivarName"] = [NSString stringWithUTF8String:ivarName];        [mutableList addObject:dic];    }     free(ivarList);    return [NSArray arrayWithArray:mutableList];}

下方就是调用上述方法获取的TestClass类的成员变量。当然在运行时就没有什么私有和公有之分了,只要是成员变量就可以获取到。在OC中的给类添加成员属性其实就是添加了一个成员变量和getter以及setter方法。所以获取的成员列表中肯定带有成员属性,不过成员属性的名称前方添加了下划线来与成员属性进行区分。我们也可以获取成员变量的类型,下方的_var1是NSInteger类型,动态获取到的是q字母,其实是NSInteger的符号。而i就表示int类型,c表示Bool类型,d表示double类型,f则就表示float类型。当然这些基本类型都是由一个字母代替的,如果是引用类型的话,则直接就是一个字符串了,比如NSArray类型就是"@NSArray"。

3.获取成员属性

上面获取的是类的成员变量,那么下方这个+fetchPropertyList:获取的就是成员属性。当然此刻获取的只包括成员属性,也就是那些有setter或者getter方法的成员变量。下方主要是使用了class_copyPropertyList(Class,&count)来获取的属性列表,然后通过for循环通过property_getName()来获取每个属性的名字。当然使用property_getName()获取到的名字依然是C语言的char类型的指针,所以我们还需要将其转换成NSString类型,然后放到数组中一并返回。如下所示:

/** 获取类的属性列表,包括私有和公有属性,以及定义在延展(extention)中的属性  @param class 响应类 @return NSArray 属性列表数组 */+ (NSArray *)fetchPropertyList:(Class)class {    unsigned int count = 0;    objc_property_t *propertyList = class_copyPropertyList(class, &count);        NSMutableArray *mutableList = [[NSMutableArray alloc] initWithCapacity:count];    for (unsigned int i = 0; i < count; i++) {        const char *propertyName = property_getName(propertyList[i]);        [mutableList addObject:[NSString stringWithUTF8String:propertyName]];    }        free(propertyList);    return [NSArray arrayWithArray:mutableList];}

下方这个截图就是调用上述方法获取的TestClass的所有的属性,当然dynamicAddProperty是我们使用Runtime动态给TestClass添加的,所以也是可以获取到的。当然我们获取到的属性的名称为了与其对应的成员变量进行区分,成员属性的名字前边是没有下划线的。

4、获取类的实例方法

接下来我们就来封装一下获取类的实例方法列表的功能,下方这个+fetchMethodList:就是我们封装的获取类的实例方法列表的函数。在下方函数中,通过class_copyMethodList()方法获取类的实例方法列表,然后通过for循环使用method_getName()来获取每个方法的名称,然后将方法的名称转换成NSString类型,存储到数组中一并返回。具体代码如下所示:

/** 获取类的实例方法列表:getter,setter,对象方法等,但不能获取类方法  @param class 响应类 @return NSArray 实例方法列表 */+ (NSArray *)fetchInstanceMethodList:(Class)class {    unsigned int count = 0;    Method *instanceMethodList = class_copyMethodList(class, &count);        NSMutableArray *mutableList = [[NSMutableArray alloc] initWithCapacity:count];    for (unsigned int i = 0; i < count; i++) {        Method method = instanceMethodList[i];        SEL methodName = method_getName(method);        [mutableList addObject:NSStringFromSelector(methodName)];    }        free(instanceMethodList);    return [NSArray arrayWithArray:mutableList];}

下方这个截图就是上述方法在TestClass上运行的结果,其中打印了TestClass类的所有实例方法,当然其中也必须得包含成员属性的getter和setter方法。当然TestClass类目中的方法也是必须能获取到的。结果如下所示:

5、获取协议列表

下方是获取我们类所遵循协议列表的方法,主要使用了class_copyProtocolList()来获取列表,然后通过for循序使用protocol_getName()来获取协议的名称,最后将其转换成NSString类型放入数组中返回即可。

/** 获取协议列表  @param class 响应类 @return NSArray 协议列表 */ + (NSArray *)fetchProtocolList:(Class)class {    unsigned int count  = 0;    __unsafe_unretained Protocol **protocolList = class_copyProtocolList(class, &count);        NSMutableArray *mutableArray = [[NSMutableArray alloc] initWithCapacity:count];    for (unsigned int i = 0; i < count; i++) {        Protocol *protocol = protocolList[i];        const char *protocolName = protocol_getName(protocol);        [mutableArray addObject:[NSString stringWithUTF8String:protocolName]];    }    free(protocolList);    return [NSArray arrayWithArray:mutableArray];}

下方就是我们获取到的TestClass类所遵循的协议列表:

6、动态添加方法实现

下方就是动态的往相应类上添加方法以及实现。下方的+addMethod方法有三个参数,第一个参数是要添加方法的类,第二个参数是方法的SEL,第三个参数则是提供方法实现的SEL。稍后在消息发送和消息转发时会用到下方的方法。下方主要是使用class_getInstanceMethod()和method_getImplementation()这两个方法相结合获取相应SEL的方法实现。下方的IMP其实就是Implementation的方法缩写,获取到相应的方法实现后,然后再调用class_addMethod()方法将IMP与SEL进行绑定即可。具体做法如下所示。

/** 往类上添加新的方法与实现  @param class 响应类 @param methodSel 方法名 @param methodSelImpl 对应方法实现的方法名 */+ (void)addMethod:(Class)class method:(SEL)methodSel method:(SEL)methodSelImpl {    Method method = class_getInstanceMethod(class, methodSelImpl);    IMP methodIMP = method_getImplementation(method);    const char *types = method_getTypeEncoding(method);    class_addMethod(class, methodSel, methodIMP, types);}

7、方法实现交换

下方就是讲类的两个方法的实现进行交换。如果将MethodA与MethodB的方法实现进行交换的话,调用MethodA时就会执行MethodB的内容,反之亦然。

/** 方法交换  @param class 响应类 @param oldMethod 被交换方法 @param newMethod 交换方法 */+ (void)exchangeMethod:(Class)class method:(SEL)oldMethod method:(SEL)newMethod {    Method method1 = class_getInstanceMethod(class, oldMethod);    Method method2 = class_getInstanceMethod(class, newMethod);    method_exchangeImplementations(method1, method2);}

下方这段代码就是对上述方法的测试。下方是TestClass的一个类目,在该类目中将类目中的方法与TestClass中的方法进行了替换。也就是将method1与method2进行了替换,替换后在method2中调用的method2其实就是调用的method1。在第三方库中,经常会使用该特性,已达到AOP编程的目的。

#import "TestClass+ExchangeMethod.h"#import "RuntimeKit.h" @implementation TestClass (ExchangeMethod) - (void)exchangeMethod {    [RuntimeKit exchangeMethod:[self class] method:@selector(method1) method:@selector(method2)];} - (void)method2 {    [self method2];    NSLog(@"可以在Method1基础上添加任何东西了");} @end

三、属性关联

属性关联说白了就是在类目中动态的为我们的类添加相应的属性,如果看过之前发布的对Masonry框架源码解析的博客的话,对下方的属性关联并不陌生。在Masonry框架中就利用Runtime的属性关联在UIView的类目中给UIView添加了一个约束数组,用来记录添加在当前View上的所有约束。下方就是在TestClass的类目中通过objc_getAssociatedObject()和objc_setAssociatedObject()两个方法为TestClass类添加了一个dynamicAddProperty属性。上面我们获取到的属性列表中就含有该动态添加的成员属性。

下方就是属性关联的具体代码,如下所示。

#import "TestClass+AssociatedObject.h"#import "RuntimeKit.h" @implementation TestClass (AssociatedObject) #pragma mark - 动态属性关联static char kDynamicAddProperty; /** getter方法  @return NSString 关联属性的值 */- (NSString *)dynamicAddProperty {    return objc_getAssociatedObject(self, &kDynamicAddProperty);} /** setter方法  @param dynamicAddProperty 动态添加属性 */ - (void)setDynamicAddProperty:(NSString *)dynamicAddProperty {    objc_setAssociatedObject(self, &kDynamicAddProperty, dynamicAddProperty, OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC);} @end

四、消息处理与消息转发

在Runtime中不得不提的就是OC的消息处理和消息转发机制。当然网上也有不少相关资料,本篇博客为了完整性,还是要聊一下消息处理与消息转发的。当你调用一个类的方法时,先在本类中的方法缓存列表中进行查询,如果在缓存列表中找到了该方法的实现,就执行,如果找不到就在本类中的方列表中进行查找。在本类方列表中查找到相应的方法实现后就进行调用,如果没找到,就去父类中进行查找。如果在父类中的方法列表中找到了相应方法的实现,那么就执行,否则就执行下方的几步。

当调用一个方法在缓存列表,本类中的方法列表以及父类的方法列表找不到相应的实现时,到程序崩溃阶段中间还会有几步让你来挽救。接下来就来看看这几步该怎么走。

1.消息处理(Resolve Method)

当在相应的类以及父类中找不到类方法实现时会执行+resolveInstanceMethod:这个类方法。该方法如果在类中不被重写的话,默认返回NO。如果返回NO就表明不做任何处理,走下一步。如果返回YES的话,就说明在该方法中对这个找不到实现的方法进行了处理。在该方法中,我们可以为找不到实现的SEL动态的添加一个方法实现,添加完毕后,就会执行我们添加的方法实现。这样,当一个类调用不存在的方法时,就不会崩溃了。具体做法如下所示:

//运行时方法拦截- (void)dynamicAddMethod:(NSString *)value {    NSLog(@"OC替换的方法:%@",value);} #pragma mark - 消息处理/** 没有找到SEL的IMP执行以下方法  @param sel 当前对象调用并且找不到IMP的SEL @return BOOL 找到其他的执行方法时,返回YES */+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel {//    return NO; //默认返回NO,当返回NO的时候,解开注释,会接着执行👇forwardingTargetForSelector:方法    [RuntimeKit addMethod:[self class] method:sel method:@selector(dynamicAddMethod:)];    return YES;}

2、消息快速转发

如果不对上述消息进行处理的话,也就是+resolveInstanceMethod:返回NO时,会走下一步消息转发,即-forwardingTargetForSelector:。该方法会返回一个类的对象,这个类的对象有SEL对应的实现,当调用这个找不到的方法时,就会被转发到SecondClass中去进行处理。这也就是所谓的消息转发。当该方法返回self或者nil, 说明不对相应的方法进行转发,那么就该走下一步了。

#pragma mark - 消息转发/** 当当前对象不存在的SEL传给其它存在该SEL的对象  @param aSelector 当前对象不存在的SEL @return id 其它存在该SEL的对象 */- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector {//    return self; //解开注释走下面👇俩方法    return [SecondClass new]; //让SecondClass执行}

3.消息常规转发

如果不将消息转发给其他类的对象,那么就只能自己进行处理了。如果上述方法返回self的话,会执行-methodSignatureForSelector:方法来获取方法的参数以及返回数据类型,也就是说该方法获取的是方法的签名并返回。如果上述方法返回nil的话,那么消息转发就结束,程序崩溃,报出找不到相应的方法实现的崩溃信息。

在+resolveInstanceMethod:返回NO时就会执行下方的方法,下方也是讲该方法转发给SecondClass,如下所示:

#pragma mark - 消息常规转发- (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector {    //查找父类的方法签名    NSMethodSignature *signature = [super methodSignatureForSelector:aSelector];    if (!signature) {        signature = [NSMethodSignature signatureWithObjCTypes:"@@:"];    }    return signature;} - (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation {    SecondClass *forwardClass = [SecondClass new];    SEL sel = anInvocation.selector;    if ([forwardClass respondsToSelector:sel]) {        [anInvocation invokeWithTarget:forwardClass];    } else {        [self doesNotRecognizeSelector:sel];    }}
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