一、runtime 是什么?

runtime 是 OC底層的一套C語(yǔ)言的API（引入 <objc/runtime.h> 或<objc/message.h>），
編譯器最終都會(huì)將OC代碼轉(zhuǎn)化為運(yùn)行時(shí)代碼副女，
通過(guò)終端命令編譯.m 文件：clang -rewrite-objc xxx.m可以看到編譯后的xxx.cpp（C++文件）熔恢。
Runtime基本是用C和匯編寫的，可見(jiàn)蘋果為了動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的高效而作出的努力崇决。你可以在這里下到蘋果維護(hù)的開(kāi)源代碼牺六。蘋果和GNU各自維護(hù)一個(gè)開(kāi)源的runtime版本祷安，這兩個(gè)版本之間都在努力的保持一致。
Objective-C 從三種不同的層級(jí)上與 Runtime 系統(tǒng)進(jìn)行交互兔乞，分別是通過(guò) Objective-C 源代碼汇鞭，通過(guò) Foundation 框架的NSObject類定義的方法，通過(guò)對(duì) runtime 函數(shù)的直接調(diào)用庸追。大部分情況下你就只管寫你的Objc代碼就行霍骄，runtime 系統(tǒng)自動(dòng)在幕后辛勤勞作著。
RunTime簡(jiǎn)稱運(yùn)行時(shí),就是系統(tǒng)在運(yùn)行的時(shí)候的一些機(jī)制淡溯，其中最主要的是消息機(jī)制读整。
對(duì)于C語(yǔ)言，函數(shù)的調(diào)用在**編譯的時(shí)候會(huì)決定調(diào)用哪個(gè)函數(shù)咱娶，編譯完成之后直接順序執(zhí)行米间，無(wú)任何二義性。
OC的函數(shù)調(diào)用成為消息發(fā)送膘侮。屬于動(dòng)態(tài)調(diào)用過(guò)程屈糊。在編譯的時(shí)候并不能決定真正調(diào)用哪個(gè)函數(shù)（事實(shí)證明，在編 譯階段琼了，OC可以調(diào)用任何函數(shù)逻锐，即使這個(gè)函數(shù)并未實(shí)現(xiàn)，只要申明過(guò)就不會(huì)報(bào)錯(cuò)雕薪。而C語(yǔ)言在編譯階段就會(huì)報(bào)錯(cuò)）昧诱。
只有在真正運(yùn)行的時(shí)候才會(huì)根據(jù)函數(shù)的名稱找 到對(duì)應(yīng)的函數(shù)來(lái)調(diào)用。

二所袁、runtime作用
1.發(fā)送消息

    方法調(diào)用的本質(zhì)盏档，就是讓對(duì)象發(fā)送消息。
    objc_msgSend,只有對(duì)象才能發(fā)送消息燥爷，因此以objc開(kāi)頭.
    使用消息機(jī)制前提蜈亩，必須導(dǎo)入#import <objc/message.h>

消息機(jī)制簡(jiǎn)單使用, 如,方法調(diào)用底層實(shí)現(xiàn):

/**
     方法的底層實(shí)現(xiàn):
     1.只要使用到 runtime 就需要導(dǎo)入 #import <objc/message.h> ;  里面包含了 #import <objc/runtime.h>
     2.在 build Setting -> 搜索 msg -> 設(shè)置為 NO
     */
    NSObject *obj = objc_msgSend([NSObject class], @selector(alloc));
    obj = objc_msgSend(obj, @selector(init));
    
    //上面代碼就是下面代碼的底層實(shí)現(xiàn)
    NSObject *obj = [[NSObject alloc] init];

消息機(jī)制原理：
對(duì)象根據(jù)方法編號(hào)SEL去映射表查找對(duì)應(yīng)的方法實(shí)現(xiàn)![]Objective-C是動(dòng)態(tài)語(yǔ)言，每個(gè)方法在運(yùn)行時(shí)會(huì)被動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)為消息發(fā)送局劲，即：objc_msgSend(receiver, selector)勺拣，整個(gè)過(guò)程介紹如下：

objc在向一個(gè)對(duì)象發(fā)送消息時(shí)奶赠，runtime庫(kù)會(huì)根據(jù)對(duì)象的isa指針找到該對(duì)象實(shí)際所屬的類
然后在該類中的方法列表以及其父類方法列表中尋找方法運(yùn)行
如果鱼填，在最頂層的父類（一般也就NSObject）中依然找不到相應(yīng)的方法時(shí)，程序在運(yùn)行時(shí)會(huì)掛掉并拋出異常unrecognized selector sent to XXX
但是在這之前毅戈，objc的運(yùn)行時(shí)會(huì)給出三次拯救程序崩潰的機(jī)會(huì)苹丸，這三次拯救程序奔潰的說(shuō)明見(jiàn)問(wèn)題《什么時(shí)候會(huì)報(bào)unrecognized selector的異撤叨瑁》中的說(shuō)明
補(bǔ)充說(shuō)明：Runtime 鑄就了Objective-C 是動(dòng)態(tài)語(yǔ)言的特性，使得C語(yǔ)言具備了面向?qū)ο蟮奶匦宰咐恚诔绦蜻\(yùn)行期創(chuàng)建宦言，檢查，修改類商模、對(duì)象及其對(duì)應(yīng)的方法奠旺，這些操作都可以使用runtime中的對(duì)應(yīng)方法實(shí)現(xiàn)。

2.交換方法

開(kāi)發(fā)使用場(chǎng)景:系統(tǒng)自帶的方法功能不夠施流，給系統(tǒng)自帶的方法擴(kuò)展一些功能响疚，并且保持原有的功能。
方式一:繼承系統(tǒng)的類瞪醋，重寫方法.
方式二:使用runtime,交換方法.

例如:
需求：給imageNamed方法提供功能忿晕，每次加載圖片就判斷下圖片是否加載成功。
步驟一：先搞個(gè)分類银受，定義一個(gè)能加載圖片并且能打印的方法+ (instancetype)imageWithName:(NSString *)name;
步驟二：交換imageNamed和gb_imageNameMethod的實(shí)現(xiàn)践盼，就能調(diào)用gb_imageNameMethod，間接調(diào)用gb_imageNameMethod的實(shí)現(xiàn)宾巍。

#import "UIImage+ChangeMethod.h"
#import <objc/message.h>
@implementation UIImage (ChangeMethod)

// 加載類的時(shí)候調(diào)用,只會(huì)調(diào)用一次
+ (void)load {
    Method imageNameMethod = class_getClassMethod(self, @selector(imageNamed:));
    Method gb_imageNameMethod = class_getClassMethod(self, @selector(gb_imageNamed:));
    
    //用 runtime 對(duì) imageNameMethod 和 gb_imageNameMethod 方法進(jìn)行交換
    method_exchangeImplementations(imageNameMethod, gb_imageNameMethod);
}
+ (UIImage *)gb_imageNamed:(NSString *)imgName {
    //已經(jīng)把 gb_iamgeNameMethod 換成 imageNameMethod, 所以下面其實(shí)是調(diào)用的 imageNamed:
    
    UIImage *image = [UIImage gb_imageNamed:imgName];
    
    if (image == nil) {
        NSLog(@"加載失敗");
    }
    return image;
}

3咕幻、動(dòng)態(tài)添加方法

開(kāi)發(fā)使用場(chǎng)景：如果一個(gè)類方法非常多，加載類到內(nèi)存的時(shí)候也比較耗費(fèi)資源顶霞，需要給每個(gè)方法生成映射表谅河，可以使用動(dòng)態(tài)給某個(gè)類，添加方法解決确丢。
經(jīng)典面試題：有沒(méi)有使用performSelector绷耍，其實(shí)主要想問(wèn)你有沒(méi)有動(dòng)態(tài)添加過(guò)方法。

簡(jiǎn)單使用, 例如:

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    // Do any additional setup after loading the view, typically from a nib.
    
    Person *p = [[Person alloc] init];
    
    // 默認(rèn)person鲜侥，沒(méi)有實(shí)現(xiàn)eat方法褂始，可以通過(guò)performSelector調(diào)用，但是會(huì)報(bào)錯(cuò)描函。
    // 動(dòng)態(tài)添加方法就不會(huì)報(bào)錯(cuò)
    [p performSelector:@selector(eat)];
    
}


@end


@implementation Person
// void(*)()
// 默認(rèn)方法都有兩個(gè)隱式參數(shù)崎苗，
void eat(id self,SEL sel)
{
    NSLog(@"%@ %@",self,NSStringFromSelector(sel));
}

// 當(dāng)一個(gè)對(duì)象調(diào)用未實(shí)現(xiàn)的方法，會(huì)調(diào)用這個(gè)方法處理,并且會(huì)把對(duì)應(yīng)的方法列表傳過(guò)來(lái).
// 剛好可以用來(lái)判斷舀寓，未實(shí)現(xiàn)的方法是不是我們想要?jiǎng)討B(tài)添加的方法
+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel
{
    
    if (sel == @selector(eat)) {
        // 動(dòng)態(tài)添加eat方法
        
        // 第一個(gè)參數(shù)：給哪個(gè)類添加方法
        // 第二個(gè)參數(shù)：添加方法的方法編號(hào)
        // 第三個(gè)參數(shù)：添加方法的函數(shù)實(shí)現(xiàn)（函數(shù)地址）
        // 第四個(gè)參數(shù)：函數(shù)的類型胆数，(返回值+參數(shù)類型) v:void @:對(duì)象->self :表示SEL->_cmd
        class_addMethod(self, @selector(eat), eat, "v@:");
        
    }
    
    return [super resolveInstanceMethod:sel];
}
@end

4.給分類添加屬性

原理：給一個(gè)類聲明屬性，其實(shí)本質(zhì)就是給這個(gè)類添加關(guān)聯(lián)互墓，并不是直接把這個(gè)值的內(nèi)存空間添加到類存空間必尼。

思考：
①給NSObject添加分類，在分類中添加屬性。問(wèn)題：@property在分類中作用:僅僅是生成get,set方法聲明判莉，不會(huì)生成get,set方法實(shí)現(xiàn)和下劃線成員屬性豆挽，所以要在.m文件實(shí)現(xiàn)setter/getter方法，用static保存下滑線屬性券盅，這樣一來(lái)帮哈，當(dāng)對(duì)象銷毀時(shí)，屬性無(wú)法銷毀
②用runtime動(dòng)態(tài)添加屬性：本質(zhì)是讓屬性與某個(gè)對(duì)象產(chǎn)生一段關(guān)聯(lián)
使用場(chǎng)景:給系統(tǒng)的類添加屬性時(shí)

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    // Do any additional setup after loading the view, typically from a nib.
    
    // 給系統(tǒng)NSObject類動(dòng)態(tài)添加屬性name
    
    NSObject *objc = [[NSObject alloc] init];
    objc.name = @"喬布斯";
    NSLog(@"%@",objc.name);
    
}


@end


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

@implementation NSObject (Property)

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

- (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，通過(guò)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);
}

@end

5.字典轉(zhuǎn)模型

開(kāi)發(fā)中泳炉，從網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)中解析出字典數(shù)組私蕾，將數(shù)組轉(zhuǎn)為模型時(shí)，如果有幾百個(gè)key需要用胡桃，要寫很多@property成員屬性踩叭，下面提供一個(gè)萬(wàn)能的方法，可直接將字典數(shù)組轉(zhuǎn)為全部@property成員屬性翠胰，打印出來(lái)容贝，這樣直接復(fù)制在模型中就好了

// 自動(dòng)打印屬性字符串
+ (void)resolveDict:(NSDictionary *)dict{
    
    // 拼接屬性字符串代碼
    NSMutableString *strM = [NSMutableString string];
    
    // 1.遍歷字典，把字典中的所有key取出來(lái)之景，生成對(duì)應(yīng)的屬性代碼
    [dict enumerateKeysAndObjectsUsingBlock:^(id  _Nonnull key, id  _Nonnull obj, BOOL * _Nonnull stop) {
        
        // 類型經(jīng)常變斤富，抽出來(lái)
        NSString *type;
        
        if ([obj isKindOfClass:NSClassFromString(@"__NSCFString")]) {
            type = @"NSString";
        }else if ([obj isKindOfClass:NSClassFromString(@"__NSCFArray")]){
            type = @"NSArray";
        }else if ([obj isKindOfClass:NSClassFromString(@"__NSCFNumber")]){
            type = @"int";
        }else if ([obj isKindOfClass:NSClassFromString(@"__NSCFDictionary")]){
            type = @"NSDictionary";
        }
        
        
        // 屬性字符串
        NSString *str;
        if ([type containsString:@"NS"]) {
            str = [NSString stringWithFormat:@"@property (nonatomic, strong) %@ *%@;",type,key];
        }else{
            str = [NSString stringWithFormat:@"@property (nonatomic, assign) %@ %@;",type,key];
        }
        
        // 每生成屬性字符串，就自動(dòng)換行锻狗。
        [strM appendFormat:@"\n%@\n",str];
        
    }];
    
    // 把拼接好的字符串打印出來(lái)满力，就好了。
    NSLog(@"%@",strM);
    
}


@end

6.攔截并替換方法

在程序當(dāng)中轻纪，假設(shè)XiaoMing的中有test1這個(gè)方法油额，但是由于某種原因，我們要改變這個(gè)方法的實(shí)現(xiàn)刻帚，但是又不能去動(dòng)它的源代碼(正如一些開(kāi)源庫(kù)出現(xiàn)問(wèn)題的時(shí)候)潦嘶，這個(gè)時(shí)候runtime就派上用場(chǎng)了。
我們先增加一個(gè)tool類崇众，然后寫一個(gè)我們自己實(shí)現(xiàn)的方法-change掂僵，
通過(guò)runtime把test1替換成change。

Class PersionClass = object_getClass([Person class]);
Class toolClass = object_getClass([tool class]);

////源方法的SEL和Method

SEL oriSEL = @selector(test1);
Method oriMethod = class_getInstanceMethod(PersionClass, oriSEL);

////交換方法的SEL和Method

SEL cusSEL = @selector(change);
Method cusMethod = class_getInstanceMethod(toolClass, cusSEL);

////先嘗試給源方法添加實(shí)現(xiàn)顷歌，這里是為了避免源方法沒(méi)有實(shí)現(xiàn)的情況

BOOL addSucc = class_addMethod(PersionClass, oriSEL, method_getImplementation(cusMethod), method_getTypeEncoding(cusMethod));
if (addSucc) {
    // 添加成功：將源方法的實(shí)現(xiàn)替換到交換方法的實(shí)現(xiàn)
    class_replaceMethod(toolClass, cusSEL, method_getImplementation(oriMethod), method_getTypeEncoding(oriMethod));
    
}else {
    //添加失斆膛睢：說(shuō)明源方法已經(jīng)有實(shí)現(xiàn)，直接將兩個(gè)方法的實(shí)現(xiàn)交換即
    method_exchangeImplementations(oriMethod, cusMethod);
}

最后, 幾個(gè)參數(shù)概念
以上的幾種方法應(yīng)該算是runtime在實(shí)際場(chǎng)景中所應(yīng)用的大部分的情況了眯漩，平常的編碼中差不多足夠用了芹扭。如果從頭仔細(xì)看到尾，相信你基本的用法應(yīng)該會(huì)了，雖然會(huì)用是主要的目的冯勉，有幾個(gè)基本的參數(shù)概念還是要了解一下的。

1.objc_msgSend

/* Basic Messaging Primitives * * On some architectures, use objc_msgSend_stret for some struct return types. * On some architectures, use objc_msgSend_fpret for some float return types. * On some architectures, use objc_msgSend_fp2ret for some float return types. * * These functions must be cast to an appropriate function pointer type * before being called. */

這是官方的聲明摹芙，從這個(gè)函數(shù)的注釋可以看出來(lái)了灼狰，這是個(gè)最基本的用于發(fā)送消息的函數(shù)。另外浮禾，這個(gè)函數(shù)并不能發(fā)送所有類型的消息交胚，只能發(fā)送基本的消息。比如盈电，在一些處理器上蝴簇，我們必須使用objc_msgSend_stret
來(lái)發(fā)送返回值類型為結(jié)構(gòu)體的消息，使用objc_msgSend_fpret
來(lái)發(fā)送返回值類型為浮點(diǎn)類型的消息匆帚，而又在一些處理器上熬词，還得使用objc_msgSend_fp2ret來(lái)發(fā)送返回值類型為浮點(diǎn)類型的消息。最關(guān)鍵的一點(diǎn)：無(wú)論何時(shí)吸重，要調(diào)用objc_msgSend
函數(shù)互拾，必須要將函數(shù)強(qiáng)制轉(zhuǎn)換成合適的函數(shù)指針類型才能調(diào)用。從objc_msgSend
函數(shù)的聲明來(lái)看嚎幸，它應(yīng)該是不帶返回值的颜矿，但是我們?cè)谑褂弥袇s可以強(qiáng)制轉(zhuǎn)換類型，以便接收返回值嫉晶。另外骑疆，它的參數(shù)列表是可以任意多個(gè)的，前提也是要強(qiáng)制函數(shù)指針類型替废。其實(shí)編譯器會(huì)根據(jù)情況在objc_msgSend
,objc_msgSend_stret
,objc_msgSendSuper
, 或objc_msgSendSuper_stret
四個(gè)方法中選擇一個(gè)來(lái)調(diào)用箍铭。如果消息是傳遞給超類，那么會(huì)調(diào)用名字帶有”Super”
的函數(shù)椎镣；如果消息返回值是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)而不是簡(jiǎn)單值時(shí)坡疼，那么會(huì)調(diào)用名字帶有”stret”
的函數(shù)。

2.SEL
objc_msgSend
函數(shù)第二個(gè)參數(shù)類型為SEL衣陶，它是selector在Objc
中的表示類型（Swift中是Selector類）柄瑰。selector是方法選擇器，可以理解為區(qū)分方法的 ID剪况，而這個(gè) ID 的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是SEL:typedef struct objc_selector *SEL
;其實(shí)它就是個(gè)映射到方法的C字符串教沾，你可以用 Objc 編譯器命令@selector()
或者 Runtime 系統(tǒng)的sel_registerName
函數(shù)來(lái)獲得一個(gè)SEL類型的方法選擇器法瑟。不同類中相同名字的方法所對(duì)應(yīng)的方法選擇器是相同的腥沽，即使方法名字相同而變量類型不同也會(huì)導(dǎo)致它們具有相同的方法選擇器，于是 Objc 中方法命名有時(shí)會(huì)帶上參數(shù)類型(NSNumber一堆抽象工廠方法)藤为，Cocoa 中有好多長(zhǎng)長(zhǎng)的方法哦。

3.id
objc_msgSend
第一個(gè)參數(shù)類型為id堪唐，大家對(duì)它都不陌生巡语，它是一個(gè)指向類實(shí)例的指針：typedef struct objc_object *id
;那objc_object又是啥呢：struct objc_object { Class isa; }
;objc_object
結(jié)構(gòu)體包含一個(gè)isa指針，根據(jù)isa指針就可以順藤摸瓜找到對(duì)象所屬的類淮菠。PS:isa指針不總是指向?qū)嵗龑?duì)象所屬的類男公，不能依靠它來(lái)確定類型，而是應(yīng)該用class方法來(lái)確定實(shí)例對(duì)象的類合陵。因?yàn)镵VO的實(shí)現(xiàn)機(jī)理就是將被觀察對(duì)象的isa指針指向一個(gè)中間類而不是真實(shí)的類枢赔，這是一種叫做 isa-swizzling 的技術(shù)，詳見(jiàn)官方文檔.

4.Class
之所以說(shuō)isa是指針是因?yàn)镃lass其實(shí)是一個(gè)指向objc_class結(jié)構(gòu)體的指針：typedef struct objc_class *Class
;objc_class里面的東西多著呢：

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;

可以看到運(yùn)行時(shí)一個(gè)類還關(guān)聯(lián)了它的超類指針拥知，類名踏拜，成員變量，方法低剔，緩存速梗，還有附屬的協(xié)議。在objc_class
結(jié)構(gòu)體中：ivars是objc_ivar_list
指針襟齿；methodLists
是指向objc_method_list
指針的指針镀琉。也就是說(shuō)可以動(dòng)態(tài)修改*methodLists
的值來(lái)添加成員方法，這也是Category實(shí)現(xiàn)的原理.