簡介
Runtime 又叫運(yùn)行時姻氨，是一套底層的 C 語言 API，其為 iOS 內(nèi)部的核心之一剪验，我們平時編寫的 OC 代碼肴焊，底層都是基于它來實(shí)現(xiàn)的。比如：
[receiver message];
// 底層運(yùn)行時會被編譯器轉(zhuǎn)化為：
objc_msgSend(receiver, selector)
// 如果其還有參數(shù)比如：
[receiver message:(id)arg...];
// 底層運(yùn)行時會被編譯器轉(zhuǎn)化為：
objc_msgSend(receiver, selector, arg1, arg2, ...)
以上你可能看不出它的價值功戚，但是我們需要了解的是Objective-C 是一門動態(tài)語言娶眷，它會將一些工作放在代碼運(yùn)行時才處理而并非編譯時。也就是說啸臀，有很多類和成員變量在我們編譯的時是不知道的届宠，而在運(yùn)行時，我們所編寫的代碼會轉(zhuǎn)換成完整的確定的代碼運(yùn)行。
因此豌注，編譯器是不夠的伤塌，我們還需要一個運(yùn)行時系統(tǒng)(Runtime system)來處理編譯后的代碼。
Runtime 基本是用 C 和匯編寫的轧铁，由此可見蘋果為了動態(tài)系統(tǒng)的高效而做出的努力每聪。蘋果和 GNU 各自維護(hù)一個開源的 Runtime 版本，這兩個版本之間都在努力保持一致齿风。
點(diǎn)擊這里下載蘋果維護(hù)的開源代碼熊痴。
Runtime 的作用
Objc 在三種層面上與 Runtime 系統(tǒng)進(jìn)行交互：
通過 Objective-C 源代碼
通過 Foundation 框架的 NSObject 類定義的方法
通過對 Runtime 庫函數(shù)的直接調(diào)用
Objective-C 源代碼
多數(shù)情況我們只需要編寫 OC 代碼即可，Runtime 系統(tǒng)自動在幕后搞定一切聂宾，還記得簡介中如果我們調(diào)用方法果善，編譯器會將 OC 代碼轉(zhuǎn)換成運(yùn)行時代碼，在運(yùn)行時確定數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和函數(shù)系谐。
通過 Foundation 框架的 NSObject 類定義的方法
Cocoa 程序中絕大部分類都是 NSObject 類的子類巾陕，所以都繼承了 NSObject 的行為。(NSProxy ?類是個例外纪他，它是個抽象超類)
一些情況下鄙煤，NSObject 類僅僅定義了完成某件事情的模板，并沒有提供所需要的代碼茶袒。例如-description方法梯刚，該方法返回類內(nèi)容的字符串表示，該方法主要用來調(diào)試程序薪寓。NSObject 類并不知道子類的內(nèi)容亡资，所以它只是返回類的名字和對象的地址，NSObject 的子類可以重新實(shí)現(xiàn)向叉。
還有一些 NSObject 的方法可以從 Runtime 系統(tǒng)中獲取信息锥腻，允許對象進(jìn)行自我檢查。例如：
-class方法返回對象的類母谎；
-isKindOfClass:和-isMemberOfClass:方法檢查對象是否存在于指定的類的繼承體系中(是否是其子類或者父類或者當(dāng)前類的成員變量)瘦黑；
-respondsToSelector:檢查對象能否響應(yīng)指定的消息；
-conformsToProtocol:檢查對象是否實(shí)現(xiàn)了指定協(xié)議類的方法奇唤；
-methodForSelector:返回指定方法實(shí)現(xiàn)的地址幸斥。
通過對 Runtime 庫函數(shù)的直接調(diào)用
Runtime 系統(tǒng)是具有公共接口的動態(tài)共享庫。頭文件存放于/usr/include/objc目錄下咬扇，這意味著我們使用時只需要引入objc/Runtime.h頭文件即可甲葬。
許多函數(shù)可以讓你使用純 C 代碼來實(shí)現(xiàn) Objc 中同樣的功能。除非是寫一些 Objc 與其他語言的橋接或是底層的 debug 工作冗栗，你在寫 Objc 代碼時一般不會用到這些 C 語言函數(shù)演顾。對于公共接口都有哪些，后面會講到隅居。我將會參考蘋果官方的 API 文檔钠至。
一些 Runtime 術(shù)語對應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
要想全面了解 Runtime 機(jī)制，我們必須先了解 Runtime 的一些術(shù)語胎源，他們都對應(yīng)著數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)棉钧。
SEL
它是selector在 Objc 中的表示(Swift 中是 Selector 類)。selector 是方法選擇器涕蚤，其實(shí)作用就和名字一樣宪卿，日常生活中，我們通過人名辨別誰是誰万栅，注意 Objc 在相同的類中不會有命名相同的兩個方法佑钾。selector 對方法名進(jìn)行包裝，以便找到對應(yīng)的方法實(shí)現(xiàn)烦粒。它的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是：
typedef struct objc_selector *SEL;
我們可以看出它是個映射到方法的 C 字符串休溶，你可以通過Objc 編譯器命令@selector()或者 Runtime 系統(tǒng)的sel_registerName函數(shù)來獲取一個SEL類型的方法選擇器。
注意：
不同類中相同名字的方法所對應(yīng)的 selector 是相同的扰她，由于變量的類型不同兽掰，所以不會導(dǎo)致它們調(diào)用方法實(shí)現(xiàn)混亂。
id
id 是一個參數(shù)類型徒役，它是指向某個類的實(shí)例的指針孽尽。定義如下：
typedef struct objc_object *id;
struct objc_object { Class isa; };
以上定義，看到objc_object結(jié)構(gòu)體包含一個 isa 指針忧勿，根據(jù) isa 指針就可以找到對象所屬的類杉女。
注意：
isa 指針在代碼運(yùn)行時并不總指向?qū)嵗龑ο笏鶎俚念愋停圆荒芤揽克鼇泶_定類型鸳吸，要想確定類型還是需要用對象的-class方法宠纯。
PS:KVO 的實(shí)現(xiàn)機(jī)理就是將被觀察對象的 isa 指針指向一個中間類而不是真實(shí)類型，詳見:KVO章節(jié)层释。
Class
typedef struct objc_class *Class;
Class其實(shí)是指向objc_class結(jié)構(gòu)體的指針婆瓜。objc_class的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如下：
struct?objc_class?{
Class?isa? OBJC_ISA_AVAILABILITY;
#if?!__OBJC2__
Class?super_class? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? OBJC2_UNAVAILABLE;
const?char?*name? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?OBJC2_UNAVAILABLE;
long?version? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?OBJC2_UNAVAILABLE;
long?info? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? OBJC2_UNAVAILABLE;
long?instance_size? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?OBJC2_UNAVAILABLE;
struct?objc_ivar_list?*ivars? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?OBJC2_UNAVAILABLE;
struct?objc_method_list?**methodLists? ? ? ? ? ? ? ? ? ? OBJC2_UNAVAILABLE;
struct?objc_cache?*cache? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?OBJC2_UNAVAILABLE;
struct?objc_protocol_list?*protocols? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?OBJC2_UNAVAILABLE;
#endif
}?OBJC2_UNAVAILABLE;
從objc_class可以看到，一個運(yùn)行時類中關(guān)聯(lián)了它的父類指針贡羔、類名廉白、成員變量、方法乖寒、緩存以及附屬的協(xié)議猴蹂。
其中objc_ivar_list和objc_method_list分別是成員變量列表和方法列表：
// 成員變量列表
struct objc_ivar_list {
int ivar_count? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? OBJC2_UNAVAILABLE;
#ifdef __LP64__
int space? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? OBJC2_UNAVAILABLE;
#endif
/* variable length structure */
struct objc_ivar ivar_list[1]? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? OBJC2_UNAVAILABLE;
}? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? OBJC2_UNAVAILABLE;
// 方法列表
struct objc_method_list {
struct objc_method_list *obsolete? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? OBJC2_UNAVAILABLE;
int method_count? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? OBJC2_UNAVAILABLE;
#ifdef __LP64__
int space? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? OBJC2_UNAVAILABLE;
#endif
/* variable length structure */
struct objc_method method_list[1]? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? OBJC2_UNAVAILABLE;
}
由此可見，我們可以動態(tài)修改*methodList的值來添加成員方法楣嘁，這也是 Category 實(shí)現(xiàn)的原理磅轻，同樣解釋了 Category 不能添加屬性的原因珍逸。這里可以參考下美團(tuán)技術(shù)團(tuán)隊(duì)的文章：深入理解 Objective-C: Category。
objc_ivar_list結(jié)構(gòu)體用來存儲成員變量的列表聋溜，而objc_ivar則是存儲了單個成員變量的信息谆膳；同理，objc_method_list結(jié)構(gòu)體存儲著方法數(shù)組的列表撮躁，而單個方法的信息則由objc_method結(jié)構(gòu)體存儲漱病。
值得注意的是，objc_class中也有一個 isa 指針把曼，這說明 Objc 類本身也是一個對象杨帽。為了處理類和對象的關(guān)系，Runtime 庫創(chuàng)建了一種叫做Meta Class(元類)的東西嗤军，類對象所屬的類就叫做元類注盈。Meta Class 表述了類對象本身所具備的元數(shù)據(jù)。
我們所熟悉的類方法叙赚，就源自于 Meta Class当凡。我們可以理解為類方法就是類對象的實(shí)例方法。每個類僅有一個類對象纠俭，而每個類對象僅有一個與之相關(guān)的元類沿量。
當(dāng)你發(fā)出一個類似[NSObject alloc](類方法)的消息時，實(shí)際上冤荆，這個消息被發(fā)送給了一個類對象(Class Object)朴则，這個類對象必須是一個元類的實(shí)例，而這個元類同時也是一個根元類(Root Meta Class)的實(shí)例钓简。所有元類的 isa 指針最終都指向根元類乌妒。
所以當(dāng)[NSObject alloc]這條消息發(fā)送給類對象的時候，運(yùn)行時代碼objc_msgSend()會去它元類中查找能夠響應(yīng)消息的方法實(shí)現(xiàn)外邓，如果找到了撤蚊，就會對這個類對象執(zhí)行方法調(diào)用。
上圖實(shí)線是super_class指針损话，虛線是isa指針侦啸。而根元類的父類是NSObject，isa指向了自己丧枪。而NSObject沒有父類光涂。
最后objc_class中還有一個objc_cache，緩存拧烦，它的作用很重要忘闻，后面會提到。
Method
Method 代表類中某個方法的類型
typedef struct objc_method *Method;
struct objc_method {
SEL method_name? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? OBJC2_UNAVAILABLE;
char *method_types? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? OBJC2_UNAVAILABLE;
IMP method_imp? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? OBJC2_UNAVAILABLE;
}
objc_method存儲了方法名恋博，方法類型和方法實(shí)現(xiàn)：
方法名類型為SEL
方法類型method_types是個 char 指針齐佳，存儲方法的參數(shù)類型和返回值類型
method_imp指向了方法的實(shí)現(xiàn)私恬，本質(zhì)是一個函數(shù)指針
Ivar
Ivar是表示成員變量的類型。
typedef struct objc_ivar *Ivar;
struct objc_ivar {
char *ivar_name? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? OBJC2_UNAVAILABLE;
char *ivar_type? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? OBJC2_UNAVAILABLE;
int ivar_offset? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? OBJC2_UNAVAILABLE;
#ifdef __LP64__
int space? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? OBJC2_UNAVAILABLE;
#endif
}
其中ivar_offset是基地址偏移字節(jié)
IMP
IMP在objc.h中的定義是：
typedef id (*IMP)(id, SEL, ...);
它就是一個函數(shù)指針炼吴，這是由編譯器生成的本鸣。當(dāng)你發(fā)起一個 ObjC 消息之后，最終它會執(zhí)行的那段代碼缺厉，就是由這個函數(shù)指針指定的永高。而IMP這個函數(shù)指針就指向了這個方法的實(shí)現(xiàn)隧土。
如果得到了執(zhí)行某個實(shí)例某個方法的入口提针，我們就可以繞開消息傳遞階段，直接執(zhí)行方法曹傀，這在后面Cache中會提到辐脖。
你會發(fā)現(xiàn)IMP指向的方法與objc_msgSend函數(shù)類型相同，參數(shù)都包含id和SEL類型皆愉。每個方法名都對應(yīng)一個SEL類型的方法選擇器嗜价，而每個實(shí)例對象中的SEL對應(yīng)的方法實(shí)現(xiàn)肯定是唯一的，通過一組id和SEL參數(shù)就能確定唯一的方法實(shí)現(xiàn)地址幕庐。
而一個確定的方法也只有唯一的一組id和SEL參數(shù)久锥。
Cache
Cache 定義如下：
typedef struct objc_cache *Cache
struct objc_cache {
unsigned int mask /* total = mask + 1 */? ? ? ? ? ? ? ? OBJC2_UNAVAILABLE;
unsigned int occupied? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? OBJC2_UNAVAILABLE;
Method buckets[1]? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? OBJC2_UNAVAILABLE;
};
Cache 為方法調(diào)用的性能進(jìn)行優(yōu)化，每當(dāng)實(shí)例對象接收到一個消息時异剥，它不會直接在 isa 指針指向的類的方法列表中遍歷查找能夠響應(yīng)的方法瑟由，因?yàn)槊看味家檎倚侍土耍莾?yōu)先在 Cache 中查找冤寿。
Runtime 系統(tǒng)會把被調(diào)用的方法存到 Cache 中歹苦，如果一個方法被調(diào)用，那么它有可能今后還會被調(diào)用督怜，下次查找的時候就會效率更高殴瘦。就像計(jì)算機(jī)組成原理中 CPU 繞過主存先訪問 Cache 一樣。
Property
typedef struct objc_property *Property;
typedef struct objc_property *objc_property_t;//這個更常用
可以通過class_copyPropertyList和protocol_copyPropertyList函數(shù)獲取類和協(xié)議中的屬性：
objc_property_t *class_copyPropertyList(Class cls, unsigned int *outCount)
objc_property_t *protocol_copyPropertyList(Protocol *proto, unsigned int *outCount)
注意：
返回的是屬性列表号杠，列表中每個元素都是一個objc_property_t指針
#import
@interface Person : NSObject
/** 姓名 */
@property (strong, nonatomic) NSString *name;
/** age */
@property (assign, nonatomic) int age;
/** weight */
@property (assign, nonatomic) double weight;
@end
以上是一個 Person 類蚪腋，有3個屬性。讓我們用上述方法獲取類的運(yùn)行時屬性姨蟋。
unsigned?int?outCount?=?0;
objc_property_t?*properties?=?class_copyPropertyList([Person?class],?&outCount);
NSLog(@"%d",?outCount);
for?(NSInteger?i?=?0;?i?<?outCount;?i++)?{
NSString?*name?=?@(property_getName(properties[i]));
NSString?*attributes?=?@(property_getAttributes(properties[i]));
NSLog(@"%@--------%@",?name,?attributes);
}
打印結(jié)果如下：
2014-11-10?11:27:28.473?test[2321:451525]?3
2014-11-10?11:27:28.473?test[2321:451525]?name--------T@"NSString",&,N,V_name
2014-11-10?11:27:28.473?test[2321:451525]?age--------Ti,N,V_age
2014-11-10?11:27:28.474?test[2321:451525]?weight--------Td,N,V_weight
property_getName用來查找屬性的名稱辣吃，返回 c 字符串。property_getAttributes函數(shù)挖掘?qū)傩缘恼鎸?shí)名稱和@encode類型芬探，返回 c 字符串神得。
objc_property_t class_getProperty(Class cls, const char *name)
objc_property_t protocol_getProperty(Protocol *proto, const char *name, BOOL isRequiredProperty, BOOL isInstanceProperty)
class_getProperty和protocol_getProperty通過給出屬性名在類和協(xié)議中獲得屬性的引用。
消息
一些 Runtime 術(shù)語講完了偷仿，接下來就要說到消息了哩簿。體會蘋果官方文檔中的 messages aren’t bound to method implementations until Runtime宵蕉。消息直到運(yùn)行時才會與方法實(shí)現(xiàn)進(jìn)行綁定。
這里要清楚一點(diǎn)节榜，objc_msgSend方法看起來好像返回了數(shù)據(jù)羡玛，其實(shí)objc_msgSend從不返回?cái)?shù)據(jù)，而是你的方法在運(yùn)行時實(shí)現(xiàn)被調(diào)用后才會返回?cái)?shù)據(jù)宗苍。下面詳細(xì)敘述消息發(fā)送的步驟(如下圖)：
首先檢測這個selector是不是要忽略稼稿。比如 Mac OS X 開發(fā)，有了垃圾回收就不理會 retain讳窟，release 這些函數(shù)让歼。
檢測這個selector的 target 是不是nil，Objc 允許我們對一個 nil 對象執(zhí)行任何方法不會 Crash丽啡，因?yàn)檫\(yùn)行時會被忽略掉谋右。
如果上面兩步都通過了，那么就開始查找這個類的實(shí)現(xiàn)IMP补箍，先從 cache 里查找改执，如果找到了就運(yùn)行對應(yīng)的函數(shù)去執(zhí)行相應(yīng)的代碼。
如果 cache 找不到就找類的方法列表中是否有對應(yīng)的方法坑雅。
如果類的方法列表中找不到就到父類的方法列表中查找辈挂，一直找到 NSObject 類為止。
如果還找不到裹粤，就要開始進(jìn)入動態(tài)方法解析了终蒂，后面會提到。
在消息的傳遞中蛹尝，編譯器會根據(jù)情況在objc_msgSend后豫，objc_msgSend_stret，objc_msgSendSuper突那，objc_msgSendSuper_stret這四個函數(shù)中選擇一個調(diào)用挫酿。如果消息是傳遞給父類，那么會調(diào)用名字帶有 Super 的函數(shù)愕难，如果消息返回值是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)而不是簡單值時早龟，會調(diào)用名字帶有 stret 的函數(shù)。
方法中的隱藏參數(shù)
疑問：
我們經(jīng)常用到關(guān)鍵字self猫缭，但是self是如何獲取當(dāng)前方法的對象呢葱弟？
其實(shí)，這也是 Runtime 系統(tǒng)的作用猜丹，self是在方法運(yùn)行時被動態(tài)傳入的芝加。
當(dāng)objc_msgSend找到方法對應(yīng)實(shí)現(xiàn)時，它將直接調(diào)用該方法實(shí)現(xiàn)射窒，并將消息中所有參數(shù)都傳遞給方法實(shí)現(xiàn)藏杖，同時将塑，它還將傳遞兩個隱藏參數(shù)：
接受消息的對象(self所指向的內(nèi)容，當(dāng)前方法的對象指針)
方法選擇器(_cmd指向的內(nèi)容蝌麸，當(dāng)前方法的 SEL 指針)
因?yàn)樵谠创a方法的定義中点寥，我們并沒有發(fā)現(xiàn)這兩個參數(shù)的聲明。它們時在代碼被編譯時被插入方法實(shí)現(xiàn)中的来吩。盡管這些參數(shù)沒有被明確聲明敢辩，在源代碼中我們?nèi)匀豢梢砸盟鼈儭?/p>
這兩個參數(shù)中，self更實(shí)用弟疆。它是在方法實(shí)現(xiàn)中訪問消息接收者對象的實(shí)例變量的途徑戚长。
這時我們可能會想到另一個關(guān)鍵字super，實(shí)際上super關(guān)鍵字接收到消息時兽间，編譯器會創(chuàng)建一個objc_super結(jié)構(gòu)體：
struct objc_super { id receiver; Class class; };
這個結(jié)構(gòu)體指明了消息應(yīng)該被傳遞給特定的父類历葛。receiver仍然是self本身正塌，當(dāng)我們想通過[super class]獲取父類時嘀略，編譯器其實(shí)是將指向self的id指針和class的 SEL 傳遞給了objc_msgSendSuper函數(shù)。只有在NSObject類中才能找到class方法乓诽，然后class方法底層被轉(zhuǎn)換為object_getClass()帜羊， 接著底層編譯器將代碼轉(zhuǎn)換為objc_msgSend(objc_super->receiver, @selector(class))，傳入的第一個參數(shù)是指向self的id指針鸠天，與調(diào)用[self class]相同讼育，所以我們得到的永遠(yuǎn)都是self的類型。因此你會發(fā)現(xiàn)：
// 這句話并不能獲取父類的類型稠集，只能獲取當(dāng)前類的類型名
NSLog(@"%@", NSStringFromClass([super class]));
獲取方法地址
NSObject類中有一個實(shí)例方法：methodForSelector奶段，你可以用它來獲取某個方法選擇器對應(yīng)的IMP，舉個例子：
void (*setter)(id, SEL, BOOL);
int i;
setter = (void (*)(id, SEL, BOOL))[target
methodForSelector:@selector(setFilled:)];
for ( i = 0 ; i < 1000 ; i++ )
setter(targetList[i], @selector(setFilled:), YES);
當(dāng)方法被當(dāng)做函數(shù)調(diào)用時剥纷，兩個隱藏參數(shù)也必須明確給出痹籍，上面的例子調(diào)用了1000次函數(shù)，你也可以嘗試給target發(fā)送1000次setFilled:消息會花多久晦鞋。
雖然可以更高效的調(diào)用方法蹲缠，但是這種做法很少用，除非時需要持續(xù)大量重復(fù)調(diào)用某個方法的情況悠垛，才會選擇使用以免消息發(fā)送泛濫线定。
注意：
methodForSelector:方法是由 Runtime 系統(tǒng)提供的，而不是 Objc 自身的特性
動態(tài)方法解析
你可以動態(tài)提供一個方法實(shí)現(xiàn)确买。如果我們使用關(guān)鍵字@dynamic在類的實(shí)現(xiàn)文件中修飾一個屬性斤讥，表明我們會為這個屬性動態(tài)提供存取方法，編譯器不會再默認(rèn)為我們生成這個屬性的 setter 和 getter 方法了湾趾，需要我們自己提供芭商。
@dynamic propertyName;
這時抹剩，我們可以通過分別重載resolveInstanceMethod:和resolveClassMethod:方法添加實(shí)例方法實(shí)現(xiàn)和類方法實(shí)現(xiàn)。
當(dāng) Runtime 系統(tǒng)在 Cache 和類的方法列表(包括父類)中找不到要執(zhí)行的方法時蓉坎，Runtime 會調(diào)用resolveInstanceMethod:或resolveClassMethod:來給我們一次動態(tài)添加方法實(shí)現(xiàn)的機(jī)會澳眷。我們需要用class_addMethod函數(shù)完成向特定類添加特定方法實(shí)現(xiàn)的操作：
void dynamicMethodIMP(id self, SEL _cmd) {
// implementation ....
}
@implementation MyClass
+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)aSEL
{
if (aSEL == @selector(resolveThisMethodDynamically)) {
class_addMethod([self class], aSEL, (IMP) dynamicMethodIMP, "v@:");
return YES;
}
return [super resolveInstanceMethod:aSEL];
}
@end
上面的例子為resolveThisMethodDynamically方法添加了實(shí)現(xiàn)內(nèi)容，就是dynamicMethodIMP方法中的代碼蛉艾。其中"v@:"表示返回值和參數(shù)钳踊，這個符號表示的含義見：Type Encoding
注意：
動態(tài)方法解析會在消息轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制侵入前執(zhí)行，動態(tài)方法解析器將會首先給予提供該方法選擇器對應(yīng)的IMP的機(jī)會勿侯。如果你想讓該方法選擇器被傳送到轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制拓瞪，就讓resolveInstanceMethod:方法返回NO。
消息轉(zhuǎn)發(fā)
重定向
消息轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制執(zhí)行前助琐，Runtime 系統(tǒng)允許我們替換消息的接收者為其他對象祭埂。通過- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector方法。
- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector
{
if(aSelector == @selector(mysteriousMethod:)){
return alternateObject;
}
return [super forwardingTargetForSelector:aSelector];
}
如果此方法返回nil或者self兵钮，則會進(jìn)入消息轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制(forwardInvocation:)蛆橡，否則將向返回的對象重新發(fā)送消息。
轉(zhuǎn)發(fā)
當(dāng)動態(tài)方法解析不做處理返回NO時掘譬，則會觸發(fā)消息轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制泰演。這時forwardInvocation:方法會被執(zhí)行，我們可以重寫這個方法來自定義我們的轉(zhuǎn)發(fā)邏輯：
- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation
{
if ([someOtherObject respondsToSelector:
[anInvocation selector]])
[anInvocation invokeWithTarget:someOtherObject];
else
[super forwardInvocation:anInvocation];
}
唯一參數(shù)是個NSInvocation類型的對象葱轩，該對象封裝了原始的消息和消息的參數(shù)睦焕。我們可以實(shí)現(xiàn)forwardInvocation:方法來對不能處理的消息做一些處理。也可以將消息轉(zhuǎn)發(fā)給其他對象處理靴拱，而不拋出錯誤垃喊。
注意：參數(shù)anInvocation 是從哪來的？
在forwardInvocation:消息發(fā)送前袜炕，Runtime 系統(tǒng)會向?qū)ο蟀l(fā)送methodSignatureForSelector:消息本谜，并取到返回的方法簽名用于生成 NSInvocation 對象。所以重寫forwardInvocation:的同時也要重寫methodSignatureForSelector:方法妇蛀，否則會拋異常耕突。
當(dāng)一個對象由于沒有相應(yīng)的方法實(shí)現(xiàn)而無法相應(yīng)某消息時，運(yùn)行時系統(tǒng)將通過forwardInvocation:消息通知該對象评架。每個對象都繼承了forwardInvocation:方法眷茁。但是，NSObject中的方法實(shí)現(xiàn)只是簡單的調(diào)用了doesNotRecognizeSelector:纵诞。通過實(shí)現(xiàn)自己的forwardInvocation:方法上祈，我們可以將消息轉(zhuǎn)發(fā)給其他對象。
forwardInvocation:方法就是一個不能識別消息的分發(fā)中心，將這些不能識別的消息轉(zhuǎn)發(fā)給不同的接收對象登刺，或者轉(zhuǎn)發(fā)給同一個對象籽腕，再或者將消息翻譯成另外的消息，亦或者簡單的“吃掉”某些消息纸俭，因此沒有響應(yīng)也不會報(bào)錯皇耗。這一切都取決于方法的具體實(shí)現(xiàn)。
注意：
forwardInvocation:方法只有在消息接收對象中無法正常響應(yīng)消息時才會被調(diào)用揍很。所以郎楼，如果我們向往一個對象將一個消息轉(zhuǎn)發(fā)給其他對象時，要確保這個對象不能有該消息的所對應(yīng)的方法窒悔。否則呜袁，forwardInvocation:將不可能被調(diào)用。
轉(zhuǎn)發(fā)和多繼承
轉(zhuǎn)發(fā)和繼承相似简珠，可用于為 Objc 編程添加一些多繼承的效果阶界。就像下圖那樣，一個對象把消息轉(zhuǎn)發(fā)出去聋庵，就好像它把另一個對象中的方法接過來或者“繼承”過來一樣膘融。
這使得在不同繼承體系分支下的兩個類可以實(shí)現(xiàn)“繼承”對方的方法，在上圖中Warrior和Diplomat沒有繼承關(guān)系珍策，但是Warrior將negotiate消息轉(zhuǎn)發(fā)給了Diplomat后托启，就好似Diplomat是Warrior的超類一樣宅倒。
消息轉(zhuǎn)發(fā)彌補(bǔ)了 Objc 不支持多繼承的性質(zhì)攘宙，也避免了因?yàn)槎嗬^承導(dǎo)致單個類變得臃腫復(fù)雜。
轉(zhuǎn)發(fā)與繼承
雖然轉(zhuǎn)發(fā)可以實(shí)現(xiàn)繼承的功能拐迁，但是NSObject還是必須表面上很嚴(yán)謹(jǐn)蹭劈，像respondsToSelector:和isKindOfClass:這類方法只會考慮繼承體系，不會考慮轉(zhuǎn)發(fā)鏈线召。
如果上圖中的Warrior對象被問到是否能響應(yīng)negotiate消息：
if ( [aWarrior respondsToSelector:@selector(negotiate)] )
...
回答當(dāng)然是NO铺韧， 盡管它能接受negotiate消息而不報(bào)錯，因?yàn)樗哭D(zhuǎn)發(fā)消息給Diplomat類響應(yīng)消息缓淹。
如果你就是想要讓別人以為Warrior繼承到了Diplomat的negotiate方法哈打，你得重新實(shí)現(xiàn)respondsToSelector:和isKindOfClass:來加入你的轉(zhuǎn)發(fā)算法：
- (BOOL)respondsToSelector:(SEL)aSelector
{
if ( [super respondsToSelector:aSelector] )
return YES;
else {
/* Here, test whether the aSelector message can? ? *
* be forwarded to another object and whether that? *
* object can respond to it. Return YES if it can.? */
}
return NO;
}
除了respondsToSelector:和isKindOfClass:之外，instancesRespondToSelector:中也應(yīng)該寫一份轉(zhuǎn)發(fā)算法讯壶。如果使用了協(xié)議料仗，conformsToProtocol:同樣也要加入到這一行列中。
如果一個對象想要轉(zhuǎn)發(fā)它接受的任何遠(yuǎn)程消息伏蚊，它得給出一個方法標(biāo)簽來返回準(zhǔn)確的方法描述methodSignatureForSelector:立轧，這個方法會最終響應(yīng)被轉(zhuǎn)發(fā)的消息。從而生成一個確定的NSInvocation對象描述消息和消息參數(shù)。這個方法最終響應(yīng)被轉(zhuǎn)發(fā)的消息氛改。它需要像下面這樣實(shí)現(xiàn)：
- (NSMethodSignature*)methodSignatureForSelector:(SEL)selector
{
NSMethodSignature* signature = [super methodSignatureForSelector:selector];
if (!signature) {
signature = [surrogate methodSignatureForSelector:selector];
}
return signature;
}
健壯的實(shí)例變量(Non Fragile ivars)
在 Runtime 的現(xiàn)行版本中帐萎，最大的特點(diǎn)就是健壯的實(shí)例變量了。當(dāng)一個類被編譯時胜卤，實(shí)例變量的內(nèi)存布局就形成了疆导，它表明訪問類的實(shí)例變量的位置。實(shí)例變量一次根據(jù)自己所占空間而產(chǎn)生位移：
上圖左是NSObject類的實(shí)例變量布局葛躏。右邊是我們寫的類的布局是鬼。這樣有一個很大的缺陷，就是缺乏拓展性紫新。哪天蘋果更新了NSObject類的話均蜜，就會出現(xiàn)問題：
我們自定義的類的區(qū)域和父類的區(qū)域重疊了。只有蘋果將父類改為以前的布局才能拯救我們芒率，但這樣導(dǎo)致它們不能再拓展它們的框架了囤耳，因?yàn)槌蓡T變量布局被固定住了泰偿。在脆弱的實(shí)例變量(Fragile ivar)環(huán)境下敞峭，需要我們重新編譯繼承自 Apple 的類來恢復(fù)兼容靖苇。如果是健壯的實(shí)例變量的話球涛，如下圖：
在健壯的實(shí)例變量下秽之，編譯器生成的實(shí)例變量布局跟以前一樣辕坝，但是當(dāng) Runtime 系統(tǒng)檢測到與父類有部分重疊時它會調(diào)整你新添加的實(shí)例變量的位移拆座，那樣你再子類中新添加的成員變量就被保護(hù)起來了匪傍。
注意：
在健壯的實(shí)例變量下材彪，不要使用siof(SomeClass)观挎，而是用class_getInstanceSize([SomeClass class])代替；也不要使用offsetof(SomeClass, SomeIvar)段化，而要使用ivar_getOffset(class_getInstanceVariable([SomeClass class], "SomeIvar"))來代替嘁捷。
總結(jié)
我們讓自己的類繼承自NSObject不僅僅是因?yàn)榛愑泻芏鄰?fù)雜的內(nèi)存分配問題，更是因?yàn)檫@使得我們可以享受到 Runtime 系統(tǒng)帶來的便利显熏。
雖然平時我們很少會考慮一句簡單的調(diào)用方法雄嚣，發(fā)送消息底層所做的復(fù)雜的操作，但深入理解 Runtime 系統(tǒng)的細(xì)節(jié)使得我們可以利用消息機(jī)制寫出功能更強(qiáng)大的代碼喘蟆。
本文參考：
本文參考Objective-C 2.0運(yùn)行時系統(tǒng)編程指南
Understanding the Objective-C Runtime
文／Ammar（簡書作者）
原文鏈接：http://www.jianshu.com/p/1e06bfee99d0
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