一、介紹
Runtime是Objective-C中底層的一套C語言API鳞绕，是一個將C語言轉(zhuǎn)化為面向?qū)ο笳Z言的拓展失仁。OC是一種面向?qū)ο蟮膭討B(tài)語言，動態(tài)語言就是在運行時執(zhí)行靜態(tài)語言的編譯連接的工作们何。OC編寫的程序不能直接編譯為及其讀懂的機(jī)器語言萄焦，在程序運行時，須通過Runtime來轉(zhuǎn)換。
Runtime的一切都圍繞兩個中心：類的動態(tài)配置和消息傳遞拂封。
二茬射、應(yīng)用場景
運行時修改內(nèi)存中的數(shù)據(jù)
動態(tài)的在內(nèi)存中創(chuàng)建一個類
給類增加一個屬性
給類增加一個協(xié)議實現(xiàn)
給類增加一個方法實現(xiàn)IMP
遍歷一個類的所有成員變量、屬性和方法等
具體應(yīng)用
攔截系統(tǒng)自帶的方法調(diào)用（Method Swizzling黑魔法）
將某些OC代碼轉(zhuǎn)化為Runtime代碼冒签，探究底層在抛。如block的實現(xiàn)原理
實現(xiàn)給分類增加屬性
實現(xiàn)NSCoding的自動歸檔和接檔
實現(xiàn)字典的模型和自動轉(zhuǎn)換
JSPatch替換已有的OC方法實行等
三、原理詳解
1.基本元素認(rèn)知
(1) class和id
class是一個指向objc_class結(jié)構(gòu)體的指針萧恕，而id是一個指向objc_object結(jié)構(gòu)體的指針刚梭，其中的isa是一個指向objc_class結(jié)構(gòu)體的指針。其中的id就是我們所說的對象票唆，class就是所說的類朴读。
類和對象的區(qū)別就是類比對象多了很多特征成員，類也可以當(dāng)做一個objc_object來對待走趋，也就是說類和對象都是對象衅金，分別稱為類對象（class object）和實例對象（instance object），這樣我們就可以區(qū)別對象和類了吆视。
objc_object（實例對象）中的isa指針指向的類結(jié)構(gòu)稱為class典挑，其中存放著普通成員變量和動態(tài)方法；objc_class中的isa指針指向類結(jié)構(gòu)的metaclass啦吧，其中存放著static類型的成員變量和static類型的方法您觉。
(2) SEL
SEL是selector在OC中的變現(xiàn)類型。selector可以理解為區(qū)別方法的ID授滓。
typedefstructobjc_selector *SEL;
objc_selector的定義如下
structobjc_selector{char*name; OBJC2_UNAVAILABLE;// 名稱chartypes; OBJC2_UNAVAILABLE;// 類型};
每個方法都有一個與之對應(yīng)的SEL類型的數(shù)據(jù)琳水，根據(jù)一個SEL數(shù)據(jù)“@selector”就可以找到對應(yīng)的方法地址，進(jìn)而調(diào)用方法般堆。
(3) IMP
IMP是implementation的縮寫在孝，它是由編譯器生成的一個函數(shù)指針。當(dāng)你發(fā)起一個消息后淮摔，這個函數(shù)指針確定了最終執(zhí)行那段代碼私沮。
(4) Method
Method代表類中的某個方法類型
structobjc_method{? ? ? SEL method_name? ? ? ? ? ? ? ? ? OBJC2_UNAVAILABLE;// 方法名char*method_types? ? ? ? ? ? ? ? OBJC2_UNAVAILABLE;// 方法類型IMP method_imp? ? ? ? ? ? ? ? ? ? OBJC2_UNAVAILABLE;// 方法實現(xiàn)}
(5) Ivar
Ivar代表類中實例變量的類型
typedefstructobjc_ivar *Ivar
objc_ivar的定義如下
structobjc_ivar {char*ivar_name OBJC2_UNAVAILABLE;// 變量名char*ivar_type OBJC2_UNAVAILABLE;// 變量類型intivar_offset OBJC2_UNAVAILABLE;// 基地址偏移字節(jié)#ifdef__LP64__intspace OBJC2_UNAVAILABLE;// 占用空間#endif}
(6) objc_property_t
objc_property_t是屬性，它的定義如下：
typedefstructobjc_property *objc_property_t;
(7) Category
這個就是分類和橙，可以動態(tài)的為已存在的類添加新的方法仔燕。
2. OC的消息傳遞
在面向?qū)ο缶幊讨校瑢ο笳{(diào)用方法叫做發(fā)送消息魔招。在編程中晰搀，程序源代碼就會從對象發(fā)送消息轉(zhuǎn)化成Runtime的objc_msgSend函數(shù)調(diào)用。
例如我們寫的
[target doMethodWith:var];
會被編譯器翻譯成
objc_msgSend(target,@selector(doMethodWith:),var);
基本消息傳遞
objc_msgSend函數(shù)調(diào)用過程為：
第一步：檢測這個selector是不是要忽略的办斑；
第二步：檢測這個target是不是nil對象外恕。nil對象發(fā)送任何一個消息都會被忽略掉；
第三步：
調(diào)用實例方法時，它會首先在自身isa指針指向的類（class）methodLists中查找該方法鳞疲，如果找不到則會通過class的super_class指針找到父類的類對象結(jié)構(gòu)體罪郊，然后從methodLists中查找該方法，如果仍找不到則繼續(xù)通過super_class向上查找知道m(xù)etaclass建丧；
調(diào)用類方法時排龄，首先通過自己的isa指針找到metaclass，并從其中methodLists中查找該類方法翎朱，如果找不到則會通過metaclass的super_class指針找到父類的metaclass對象結(jié)構(gòu)體橄维；
第四步：如果前三步都找不到方法則進(jìn)入動態(tài)方法解析。
消息動態(tài)解析
動態(tài)解析流程圖（圖片來自網(wǎng)絡(luò)）
消息動態(tài)解析具體流程
第一步：通過resolveInstanceMethod：方法決定是否動態(tài)添加方法拴曲。如果返回Yes則通過class_addMethod動態(tài)添加方法争舞，消息得到處理，結(jié)束澈灼；如果返回No竞川，則進(jìn)入下一步；
第二步：這步會進(jìn)入forwardingTargetForSelector:方法叁熔，用于指定備選對象響應(yīng)這個selector委乌，不能指定為self。如果返回某個對象則會調(diào)用對象的方法荣回，結(jié)束遭贸。如果返回nil，則進(jìn)入第三步心软；
第三步：這步我們要通過methodSignatureForSelector:方法簽名壕吹，如果返回nil，則消息無法處理删铃。如果返回methodSignature耳贬，則進(jìn)入下一步；
第四步：這步調(diào)用forwardInvocation：方法猎唁，我們可以通過anInvocation對象做很多處理咒劲，比如修改實現(xiàn)方法，修改響應(yīng)對象等诫隅，如果方法調(diào)用成功缎患，則結(jié)束。如果失敗阎肝，則進(jìn)入doesNotRecognizeSelector方法，若我們沒有實現(xiàn)這個方法肮街，那么就會crash风题。
四、具體實現(xiàn)
首先，在需要調(diào)用Runtime相關(guān)方法和參數(shù)的地方添加頭文件
遍歷一個類的所有成員變量沛硅、屬性和方法
創(chuàng)建一個繼承于NSObject的Person類眼刃，其中包含一個供外類使用的屬性name和一個實例變量age。
// 遍歷Person類中所有的變量-(void) getALLVariable{unsignedintcount =0;? ? Ivar *allVariables = class_copyIvarList([Personclass], &count);for(inti =0; i< count; i++) {//遍歷每一個變量,包括名稱和類型Ivar ivar = allVariables[i];constchar*VariableName = ivar_getName(ivar);constchar*VariableType = ivar_getTypeEncoding(ivar);NSLog(@"(Name:%s)-------(Type:%s)",VariableName,VariableType);? ? ? ? }}
通過Runtime我們可以獲取到一個類的成員變量列表和屬性方法等摇肌，即使是私有屬性和私有方法擂红。這就是Runtime強(qiáng)大的體現(xiàn)之一。若是想遍歷屬性列表可以將class_copyIvarList替換為class_copyPropertyList围小。
給Person類添加一個公共方法-(void) method1和一個私有方法-(void) method2，使用Runtime遍歷Person的所有方法
//遍歷Person類的方法-(void) getAllMethod{? ? unsignedintcount=0;? ? Method *AllMethods = class_copyMethodList([Personclass], &count);for(inti =0; i
控制臺輸出了包括set和get等方法名稱∏匙保【備注：.cxx_destruct方法是關(guān)于系統(tǒng)自動內(nèi)存釋放工作的一個隱藏的函數(shù)穿仪，當(dāng)ARC下，且本類擁有實例變量時框舔，才會出現(xiàn)蹦玫；】
在OC中，selector刘绣、Method樱溉、implementation是Runtime中一個特殊點，在一般情況下纬凤、這些術(shù)語更多的使用在消息發(fā)送的過程描述中福贞。
理解這幾個術(shù)語之間關(guān)系的最好方式是：一個類維護(hù)一個Runtime可接受的消息分發(fā)表；分發(fā)表中的每個入口是一個Method移斩，其中Key是一個特定名稱肚医，即SEL，其對應(yīng)一個實現(xiàn)（IMP）向瓷，即指向底層C函數(shù)的指針肠套。
動態(tài)改變一個類變量的數(shù)值
//改變Person變量的數(shù)值-(void) changeVariable{NSLog(@"before change person : %@ -------",_person);unsignedintcount =0;? ? Ivar *allList = class_copyIvarList([Personclass], &count);for(inti =0; i< count; i++) {? ? ? ? Ivar var = allList[i];constchar*varName = ivar_getName(var);NSString*name = [NSStringstringWithUTF8String:varName];if([name isEqualToString:@"_name"]) {? ? ? ? ? ? object_setIvar(_person, var,@"lannis");? ? ? ? }? ? }NSLog(@"after change person : %@ -------",_person);}
動態(tài)添加方法
-(void)addMethod{class_addMethod([self class],@selector(addfunc3), (IMP)func3,"v@:");if([selfrespondsToSelector:@selector(addfunc3)]) {[self performSelector:@selector(addfunc3)];? ? }else{NSLog(@"add method error");? ? }}voidfunc3(id self,SEL _cmd){NSLog(@"%s",__func__);}
調(diào)用class_addMethod(__unsafe_unretained Class cls, SEL name, IMP imp, const char *types)方法給指定類添加方法。
imp參數(shù)：實現(xiàn)被添加方法的函數(shù)猖任，在本例中func3是指func3的地址指針你稚；
types參數(shù)：一個定義該函數(shù)返回值類型和參數(shù)類型的字符串。本例中"v@:"意思是v代表無返回值void朱躺，@代表id sel刁赖；：代表SEL _cmd；
要注意的是：func3方法前的void不加+长搀、-號宇弛，因為這是C的代碼；必須有指定兩個參數(shù)（id self源请，SEL _cmd）枪芒；
動態(tài)交換方法
將存在的兩個方法的實現(xiàn)進(jìn)行交換
-(void) exchangeImplementations{Methodm1=class_getInstanceMethod([Personclass], @selector(func1));Methodm2=class_getInstanceMethod([Personclass], @selector(func2));method_exchangeImplementations(m1, m2);}
本文參考文獻(xiàn)
