在看一些牛逼閃閃的開源框架時(shí)發(fā)現(xiàn)都使用了Runtime黑魔法肾扰，那么究竟什么是Runtime呢圆恤？我們都知道Objective-C是一門動(dòng)態(tài)語(yǔ)言溪猿，Objective-C最大的特色是承自Smalltalk的消息傳遞模型（message passing）横漏，這種機(jī)制和當(dāng)今C++式的主流風(fēng)格差異甚大蚂蕴，C++里類別與方法的關(guān)系嚴(yán)格清楚低散，而在Objective-C中，類別與消息的關(guān)系比較松散骡楼，調(diào)用方法視為對(duì)對(duì)象發(fā)送消息熔号，所有方法都被視為對(duì)消息的回應(yīng)。所有消息處理直到運(yùn)行時(shí)（runtime）才會(huì)動(dòng)態(tài)決定鸟整，并交由類別自行決定如何處理收到的消息引镊。簡(jiǎn)單地說，Runtime系統(tǒng)是一個(gè)包含由一系列函數(shù)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)組成公共接口的動(dòng)態(tài)共享庫(kù),在頭文件位于/usr/include/objc.的目錄篮条。當(dāng)你編寫objective - C代碼的時(shí)候,這些函數(shù)允許您使用純C代碼去復(fù)制,并在編譯時(shí)執(zhí)行這些函數(shù)弟头。

Objective-C程序與runtime system的交互體現(xiàn)在三個(gè)不同的層次：
1.通過Objective-C源代碼；
2.通過Foundation framework的NSObject類定義的方法涉茧；
3.通過直接調(diào)用runtime函數(shù)赴恨。

一：Runtime最主要的就是消息機(jī)制。我們從The objc_msgSend Function——消息發(fā)送開始說起降瞳。

[receiver message]

在objective - c中,直到運(yùn)行時(shí)消息才會(huì)和對(duì)應(yīng)實(shí)現(xiàn)的方法綁定嘱支。消息調(diào)用時(shí)的轉(zhuǎn)換是在編譯期間進(jìn)行的。上面的代碼實(shí)際上會(huì)被編譯器轉(zhuǎn)化為:

objc_msgSend(receiver, selector)

objc_msgSend是一個(gè)消息發(fā)送傳遞的函數(shù),挣饥。這個(gè)函數(shù)需要消息接收者和消息方法名(這個(gè)方法名選擇器) 作為它的兩個(gè)主要參數(shù)除师。

objc_msgSend(receiver, selector, arg1, arg2, ...)

消息傳入的任何參數(shù)也會(huì)交給objc_msgSend。

在 objc/message.h文件中可以看到objc_msgSend 函數(shù)的定義：

OBJC_EXPORT id objc_msgSend(id self, SEL op, ...)

SEL
objc_msgSend函數(shù)第二個(gè)參數(shù)類型為SEL扔枫，它是selector在OC中的表示類型汛聚。selector是方法選擇器，可以理解為區(qū)分方法的ID短荐，而這個(gè) ID的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是SEL:它被定義在objc/objc.h目錄下：

/// An opaque type that represents a method selector.
typedef struct objc_selector *SEL;

id
objc_msgSend函數(shù)第一個(gè)參數(shù)類型為id倚舀，與SEL 一樣叹哭，id也被定義在 objc/objc.h 目錄下：

/// A pointer to an instance of a class.
typedef struct objc_object *id;

id 是一個(gè)結(jié)構(gòu)體指針類型，它可以指向 Objective-C中的任何對(duì)象痕貌。objc_object結(jié)構(gòu)體定義如下：

/// Represents an instance of a class.
struct objc_object {
    Class isa  OBJC_ISA_AVAILABILITY;
};

objc_object結(jié)構(gòu)體包含一個(gè)isa指針风罩，根據(jù)isa指針就可以順藤摸瓜找到對(duì)象所屬的類。

Class
之所以說isa是指針是因?yàn)?code>Class其實(shí)是一個(gè)指向objc_class結(jié)構(gòu)體的指針：

/// An opaque type that represents an Objective-C class.
typedef struct objc_class *Class;

那么objc_class的廬山真面目又是什么呢舵稠？進(jìn)入objc/runtime.h我們便可一窺究竟：

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;

這就是我們常說的類：
·Class 也有一個(gè) isa 指針超升，指向其所屬的元類（meta）.
·super_class：指向其超類.
·name：是類名.
·version：是類的版本信息.
·info：類的詳情.
·instance_size：是該類的實(shí)例對(duì)象的大小.
·ivars：指向該類的成員變量列表.
·methodLists：指向該類的實(shí)例方法列表，它將方法選擇器和方法實(shí)現(xiàn)地址聯(lián)系起來哺徊。methodLists 是指向 ·objc_method_list 指針的指針室琢，也就是說可以動(dòng)態(tài)修改 *methodLists 的值來添加成員方法，這也是Category實(shí)現(xiàn)的原理落追，同樣解釋了Category不能添加屬性的原因.
·cache：Runtime系統(tǒng)會(huì)把被調(diào)用的方法存到 cache中（理論上講一個(gè)方法如果被調(diào)用盈滴，那么它有可能今后還會(huì)被調(diào)用），下次查找的時(shí)候效率更高.
·protocols：指向該類的協(xié)議列表.

總結(jié)一下：
首先轿钠，Runtime 系統(tǒng)會(huì)把方法調(diào)用轉(zhuǎn)化為消息發(fā)送巢钓，即 objc_msgSend，并且把方法的調(diào)用者谣膳，和方法選擇器竿报，當(dāng)做參數(shù)傳遞過去.此時(shí)，方法的調(diào)用者會(huì)通過isa 指針來找到其所屬的類继谚，然后在cache 或者methodLists 中查找該方法，找得到就跳到對(duì)應(yīng)的方法去執(zhí)行.
如果在類中沒有找到該方法阵幸，則通過super_class往上一級(jí)超類查找（如果一直找到NSObject都沒有找到該方法的話花履，就會(huì)調(diào)用下面這幾個(gè)方法，給你“補(bǔ)救”的機(jī)會(huì)挚赊，你可以先理解為幾套防止程序crash的備選方案诡壁，我們就是利用這幾個(gè)方案進(jìn)行消息轉(zhuǎn)發(fā)，注意一點(diǎn)荠割，前一套方案實(shí)現(xiàn)后一套方法就不會(huì)執(zhí)行妹卿。如果這幾套方案你都沒有做處理，那么程序就會(huì)報(bào)錯(cuò)crash蔑鹦。

方案一：
+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel
+ (BOOL)resolveClassMethod:(SEL)sel

方案二：
- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector

方案三：

- (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector;
- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation;

示意圖:

前面我們說 methodLists指向該類的實(shí)例方法列表夺克，實(shí)例方法即-方法，那么類方法（+方法）存儲(chǔ)在哪兒呢嚎朽？類方法被存儲(chǔ)在元類中铺纽，Class通過 isa 指針即可找到其所屬的元類。

上圖實(shí)線是 super_class 指針哟忍，虛線是 isa 指針狡门。根元類的超類是NSObject陷寝，而 isa 指向了自己。NSObject 的超類為 nil其馏，也就是它沒有超類凤跑。

介紹完理論，下面讓我們開始真正在開發(fā)中使用objc_msgSend吧叛复！
1.創(chuàng)建Fish類并添加方法：

@interface Fish : NSObject
//游泳
+ (void)swim;
- (void)swim;

//吐泡泡
- (void)bloweBubbles:(int)num;
@end

2.使用objc_msgSend：

//類對(duì)象發(fā)送消息
- (void)testClassObject{
    //獲取類對(duì)象
    Class fClass = [Fish class];
    //運(yùn)行時(shí)
    objc_msgSend(fClass, @selector(bloweBubbles:),100);
}

//對(duì)象發(fā)送消息
- (void)testObject{
    
    Fish * fish = [[Fish alloc]init];
    //    運(yùn)行時(shí)仔引，發(fā)送消息
    objc_msgSend(fish, @selector(swim));
    
    //    帶參數(shù)
    objc_msgSend(fish, @selector(bloweBubbles:),10);
}

二：Method Swizzling
Method Swizzing是發(fā)生在運(yùn)行時(shí)的，主要用于在運(yùn)行時(shí)將兩個(gè)方法進(jìn)行交換致扯。當(dāng)我們?cè)陂_發(fā)中發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)自帶的方法功能不夠肤寝，需要給系統(tǒng)自帶的方法擴(kuò)展一些功能，并且保持原有的功能時(shí)抖僵，Method Swizzing便派上用場(chǎng)了鲤看。
用法示例：比如我們想給UIImage的imageNamed:方法增加圖片加載是否成功的提示。

1.創(chuàng)建UIImage的分類并聲明作為交換的方法：

#import <UIKit/UIKit.h>

@interface UIImage (JF)

+ (__kindof UIImage *)imageWithName:(NSString *)name;

@end

2.實(shí)現(xiàn)Method Swizzing

#import "UIImage+JF.h"
#import <objc/message.h>
@implementation UIImage (JF)
+ (void)load
{
   // 交換方法
    // 獲取imageWithName方法
    Method imageWithName = class_getClassMethod(self, @selector(imageWithName:));
    
    // 獲取imageNamed方法
    Method imageNamed = class_getClassMethod(self, @selector(imageNamed:));
    
    // 交換方法耍群，相當(dāng)于交換函數(shù)地址
    method_exchangeImplementations(imageWithName, imageNamed);
    
}

// 既能加載圖片又能提示是否加載成功
+ (__kindof UIImage *)imageWithName:(NSString *)name
{
  // 這里調(diào)用imageWithName义桂，相當(dāng)于調(diào)用imageName
    UIImage * image = [self imageWithName:name];
  //用打印模擬提示功能
    if (image == nil) {
        NSLog(@"圖片加載失敗");
    }
    return image;
}

三：動(dòng)態(tài)方法處理
有時(shí)候,我們可能需要提供一個(gè)動(dòng)態(tài)的實(shí)現(xiàn)方法，具體如下：
創(chuàng)建Fish類,動(dòng)態(tài)添加drink:方法

#import "Fish.h"
@implementation Fish

//定義函數(shù)
//沒有返回值蹈垢，參數(shù)（id,SEL,id）
//void(id,SEL,id)
void drink(id self,SEL _cmd,id param1)
{
    NSLog(@"魚兒%@,%@,%@口水",self,NSStringFromSelector(_cmd),param1);
}


//動(dòng)態(tài)添加方法首先實(shí)現(xiàn)resolveInstanceMethod
/*
 resolveInstanceMethod調(diào)用：當(dāng)調(diào)用了沒有實(shí)現(xiàn)的方法慷吊，就會(huì)調(diào)用該方法resolveInstanceMethod
 resolveInstanceMethod的作用：知道哪些方法沒有實(shí)現(xiàn)，從而動(dòng)態(tài)添加方法
 sel:沒有實(shí)現(xiàn)的方法的編碼
 */
+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel{
    
    //動(dòng)態(tài)添加drink方法
    if( sel == @selector(drink:))
    {
        /*
         cls:給哪個(gè)類添加方法
         SEl:添加方法的方法編號(hào)
         IMP:方法實(shí)現(xiàn)曹抬，函數(shù)入口溉瓶，函數(shù)名
         types:方法類型
         */
        class_addMethod(self, sel, (IMP)drink, "v@:@");
        
    }
        
        return YES;
}

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];

    Fish * f = [[Fish alloc]init];
    [f performSelector:@selector(drink:) withObject:@10];
}

** 四：動(dòng)態(tài)添加屬性 **
在一般情況下，我們知道在分類中是無法添加屬性的谤民，因?yàn)锧property在分類中堰酿，只會(huì)生成get,set方法的聲明，不會(huì)生成下劃線成員屬性张足，和get,set方法的實(shí)現(xiàn)触创。但是，通過Runtime我們可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)地添加屬性为牍。

1.創(chuàng)建NSObject分類

#import <Foundation/Foundation.h>
@interface NSObject (JF)

@property(nonatomic,strong)NSString * name;

@end

#import "NSObject+JF.h"
#import <objc/message.h>

// 定義關(guān)聯(lián)的key
static const char *key = "name";

@implementation NSObject (JF)

- (void)setName:(NSString *)name{
    
    // 第一個(gè)參數(shù)：給哪個(gè)對(duì)象添加關(guān)聯(lián)
    // 第二個(gè)參數(shù)：關(guān)聯(lián)的key哼绑，通過這個(gè)key獲取
    // 第三個(gè)參數(shù)：關(guān)聯(lián)的value
    // 第四個(gè)參數(shù):關(guān)聯(lián)的策略
    objc_setAssociatedObject(self, key, name, OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC);
    
    
}

- (NSString *)name{
    
    // 根據(jù)關(guān)聯(lián)的key，獲取關(guān)聯(lián)的值碉咆。
    return objc_getAssociatedObject(self, key);
}

** 五：Runtime字典轉(zhuǎn)模型 **
1.遍歷模型中所有屬性
2.給模型中的每個(gè)屬性賦值

#import "NSObject+JFExtension.h"
#import <objc/message.h>

@implementation NSObject (JFExtension)

+ (instancetype)modelWithDic:(NSDictionary *)dic{
    
    // 思路：遍歷模型中所有屬性-》使用運(yùn)行時(shí)
    // 0.創(chuàng)建對(duì)應(yīng)的對(duì)象
    id objc = [[self alloc]init];
    
    // 1.利用runtime給對(duì)象中的成員屬性賦值
    unsigned int count;
    // 獲取類中的所有成員屬性
    Ivar * ivarList = class_copyIvarList(self, &count);
    
    for (int i = 0; i < count; i++) {
        // 根據(jù)角標(biāo)抖韩，從數(shù)組取出對(duì)應(yīng)的成員屬性
        Ivar ivar = ivarList[i];
        
        // 獲取成員屬性名
        NSString * propertyName = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getName(ivar)];
        
        // 處理成員屬性名->字典中的key
        // 從第一個(gè)角標(biāo)開始截取
        NSString * key = [propertyName substringFromIndex:1];
        
        // 根據(jù)成員屬性名去字典中查找對(duì)應(yīng)的value
        id value = dic[key];
        
        // 獲取成員屬性類型
        NSString * propertyType = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getTypeEncoding(ivar)];
        
        // 二級(jí)轉(zhuǎn)換:如果字典中還有字典，也需要把對(duì)應(yīng)的字典轉(zhuǎn)換成模型
        // 判斷下value是否是字典
        if ([value isKindOfClass:[NSDictionary class]]) {
            // 字典轉(zhuǎn)模型
            // 1.獲取模型的類對(duì)象吟逝，調(diào)用modelWithDict
            // 2.模型的類名已知帽蝶，就是成員屬性的類型
            
            // 獲取成員屬性類型
            // 生成的是這種@"@\"User\"" 類型 -》 @"User"  在OC字符串中 \" -> "，\是轉(zhuǎn)義的意思，不占用字符
            // 裁剪類型字符串
            NSRange range = [propertyType rangeOfString:@"\""];
            
            propertyType = [propertyType substringFromIndex:range.location + range.length];
            
            range = [propertyType rangeOfString:@"\""];
            
            // 裁剪到哪個(gè)角標(biāo)励稳，不包括當(dāng)前角標(biāo)
            propertyType = [propertyType substringToIndex:range.location];
            
            // 根據(jù)字符串類名生成類對(duì)象
            Class modelClass = NSClassFromString(propertyType);
            
            // 有對(duì)應(yīng)的模型才需要轉(zhuǎn)
            if (modelClass) {
               // 把字典轉(zhuǎn)模型
                value = [modelClass modelWithDic:value];
            }
            
            // 三級(jí)轉(zhuǎn)換：NSArray中也是字典佃乘，把數(shù)組中的字典轉(zhuǎn)換成模型.
            // 判斷值是否是數(shù)組
        }else if ([value isKindOfClass:[NSArray class]]){
            
            // 判斷對(duì)應(yīng)類有沒有實(shí)現(xiàn)字典數(shù)組轉(zhuǎn)模型數(shù)組的協(xié)議
            if ([self respondsToSelector:@selector(arrayContainModelClass)]) {
                
                // 轉(zhuǎn)換成id類型，就能調(diào)用任何對(duì)象的方法
                id idSelf = self;
                
                // 獲取數(shù)組中字典對(duì)應(yīng)的模型
                NSString *type = [idSelf arrayContainModelClass][key];
                
                // 生成模型
                Class classModel = NSClassFromString(type);
                
                NSMutableArray *muArray = [NSMutableArray array];
                
                // 遍歷字典數(shù)組驹尼，生成模型數(shù)組
                for (NSDictionary * dic in value) {
                    
                    // 字典轉(zhuǎn)模型
                    id model = [classModel modelWithDic:dic];
                    [muArray addObject:model];
                }
                
                // 把模型數(shù)組賦值給value
                value = muArray;
                
            }
        }
        
        // 有值趣避，才需要給模型的屬性賦值
        // 利用KVC給模型中的屬性賦值
        if (value) {
            [objc setValue:value forKey:key];
        }
        
    }
    
    return objc;
}

@end

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