這篇文章主要介紹iOS中Runtime怎么用,文中介紹的非常詳細(xì),具有一定的參考價值,感興趣的小伙伴們一定要看完!
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前言
Runtime的特性主要是消息(方法)傳遞,如果消息(方法)在對象中找不到,就進行轉(zhuǎn)發(fā),具體怎么實現(xiàn)的呢。
Runtime介紹
Objective-C 擴展了 C 語言,并加入了面向?qū)ο筇匦院?Smalltalk 式的消息傳遞機制。而這個擴展的核心是一個用 C 和 編譯語言 寫的 Runtime 庫。它是 Objective-C 面向?qū)ο蠛蛣討B(tài)機制的基石。
Objective-C 是一個動態(tài)語言,這意味著它不僅需要一個編譯器,也需要一個運行時系統(tǒng)來動態(tài)得創(chuàng)建類和對象、進行消息傳遞和轉(zhuǎn)發(fā)。理解 Objective-C 的 Runtime 機制可以幫我們更好的了解這個語言,適當(dāng)?shù)臅r候還能對語言進行擴展,從系統(tǒng)層面解決項目中的一些設(shè)計或技術(shù)問題。了解 Runtime ,要先了解它的核心 - 消息傳遞 (Messaging)。
Runtime其實有兩個版本: “modern” 和 “l(fā)egacy”。我們現(xiàn)在用的 Objective-C 2.0 采用的是現(xiàn)行 (Modern) 版的 Runtime 系統(tǒng),只能運行在 iOS 和 macOS 10.5 之后的 64 位程序中。而 macOS 較老的32位程序仍采用 Objective-C 1 中的(早期)Legacy 版本的 Runtime 系統(tǒng)。這兩個版本最大的區(qū)別在于當(dāng)你更改一個類的實例變量的布局時,在早期版本中你需要重新編譯它的子類,而現(xiàn)行版就不需要。
Runtime 基本是用 C 和匯編寫的,可見蘋果為了動態(tài)系統(tǒng)的高效而作出的努力。你可以在這里下到蘋果維護的開源代碼。蘋果和GNU各自維護一個開源的 runtime 版本,這兩個版本之間都在努力的保持一致。
平時的業(yè)務(wù)中主要是使用官方Api,解決我們框架性的需求。
高級編程語言想要成為可執(zhí)行文件需要先編譯為匯編語言再匯編為機器語言,機器語言也是計算機能夠識別的唯一語言,但是OC并不能直接編譯為匯編語言,而是要先轉(zhuǎn)寫為純C語言再進行編譯和匯編的操作,從OC到C語言的過渡就是由runtime來實現(xiàn)的。然而我們使用OC進行面向?qū)ο箝_發(fā),而C語言更多的是面向過程開發(fā),這就需要將面向?qū)ο蟮念愞D(zhuǎn)變?yōu)槊嫦蜻^程的結(jié)構(gòu)體。
Runtime消息傳遞
一個對象的方法像這樣[obj foo],編譯器轉(zhuǎn)成消息發(fā)送objc_msgSend(obj, foo),Runtime時執(zhí)行的流程是這樣的:
首先,通過obj的isa指針找到它的 class ;
在 class 的 method list 找 foo ;
如果 class 中沒到 foo,繼續(xù)往它的 superclass 中找 ;
一旦找到 foo 這個函數(shù),就去執(zhí)行它的實現(xiàn)IMP 。
但這種實現(xiàn)有個問題,效率低。但一個class 往往只有 20% 的函數(shù)會被經(jīng)常調(diào)用,可能占總調(diào)用次數(shù)的 80% 。每個消息都需要遍歷一次objc_method_list 并不合理。如果把經(jīng)常被調(diào)用的函數(shù)緩存下來,那可以大大提高函數(shù)查詢的效率。這也就是objc_class 中另一個重要成員objc_cache 做的事情 - 再找到foo 之后,把foo 的method_name 作為key ,method_imp作為value 給存起來。當(dāng)再次收到foo 消息的時候,可以直接在cache 里找到,避免去遍歷objc_method_list。從前面的源代碼可以看到objc_cache是存在objc_class 結(jié)構(gòu)體中的。
objec_msgSend的方法定義如下:
OBJC_EXPORT id objc_msgSend(id self, SEL op, ...)
那消息傳遞是怎么實現(xiàn)的呢?我們看看對象(object),類(class),方法(method)這幾個的結(jié)構(gòu)體:
//對象 struct objc_object { Class isa OBJC_ISA_AVAILABILITY; }; //類 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; //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; } OBJC2_UNAVAILABLE; //方法 struct objc_method { SEL method_name OBJC2_UNAVAILABLE; char *method_types OBJC2_UNAVAILABLE; IMP method_imp OBJC2_UNAVAILABLE; }
系統(tǒng)首先找到消息的接收對象,然后通過對象的isa找到它的類。
在它的類中查找method_list,是否有selector方法。
沒有則查找父類的method_list。
找到對應(yīng)的method,執(zhí)行它的IMP。
轉(zhuǎn)發(fā)IMP的return值。
下面講講消息傳遞用到的一些概念:
類對象(objc_class)
實例(objc_object)
元類(Meta Class)
Method(objc_method)
SEL(objc_selector)
IMP
類緩存(objc_cache)
Category(objc_category)
類對象(objc_class)
Objective-C類是由Class類型來表示的,它實際上是一個指向objc_class結(jié)構(gòu)體的指針。
typedef struct objc_class *Class;
查看objc/runtime.h中objc_class結(jié)構(gòu)體的定義如下:
struct objc_class { Class _Nonnull isa OBJC_ISA_AVAILABILITY; #if !__OBJC2__ Class _Nullable super_class OBJC2_UNAVAILABLE; const char * _Nonnull name OBJC2_UNAVAILABLE; long version OBJC2_UNAVAILABLE; long info OBJC2_UNAVAILABLE; long instance_size OBJC2_UNAVAILABLE; struct objc_ivar_list * _Nullable ivars OBJC2_UNAVAILABLE; struct objc_method_list * _Nullable * _Nullable methodLists OBJC2_UNAVAILABLE; struct objc_cache * _Nonnull cache OBJC2_UNAVAILABLE; struct objc_protocol_list * _Nullable protocols OBJC2_UNAVAILABLE; #endif } OBJC2_UNAVAILABLE;
struct objc_class結(jié)構(gòu)體定義了很多變量,通過命名不難發(fā)現(xiàn),
結(jié)構(gòu)體里保存了指向父類的指針、類的名字、版本、實例大小、實例變量列表、方法列表、緩存、遵守的協(xié)議列表等,
一個類包含的信息也不就正是這些嗎?沒錯,類對象就是一個結(jié)構(gòu)體struct objc_class,這個結(jié)構(gòu)體存放的數(shù)據(jù)稱為元數(shù)據(jù)(metadata),
該結(jié)構(gòu)體的第一個成員變量也是isa指針,這就說明了Class本身其實也是一個對象,因此我們稱之為類對象,類對象在編譯期產(chǎn)生用于創(chuàng)建實例對象,是單例。
實例(objc_object)
/// Represents an instance of a class. struct objc_object { Class isa OBJC_ISA_AVAILABILITY; }; /// A pointer to an instance of a class. typedef struct objc_object *id;
類對象中的元數(shù)據(jù)存儲的都是如何創(chuàng)建一個實例的相關(guān)信息,那么類對象和類方法應(yīng)該從哪里創(chuàng)建呢?
就是從isa指針指向的結(jié)構(gòu)體創(chuàng)建,類對象的isa指針指向的我們稱之為元類(metaclass),
元類中保存了創(chuàng)建類對象以及類方法所需的所有信息,因此整個結(jié)構(gòu)應(yīng)該如下圖所示:
元類(Meta Class)
通過上圖我們可以看出整個體系構(gòu)成了一個自閉環(huán),struct objc_object結(jié)構(gòu)體實例它的isa指針指向類對象,
類對象的isa指針指向了元類,super_class指針指向了父類的類對象,
而元類的super_class指針指向了父類的元類,那元類的isa指針又指向了自己。
元類(Meta Class)是一個類對象的類。
在上面我們提到,所有的類自身也是一個對象,我們可以向這個對象發(fā)送消息(即調(diào)用類方法)。
為了調(diào)用類方法,這個類的isa指針必須指向一個包含這些類方法的一個objc_class結(jié)構(gòu)體。這就引出了meta-class的概念,元類中保存了創(chuàng)建類對象以及類方法所需的所有信息。
任何NSObject繼承體系下的meta-class都使用NSObject的meta-class作為自己的所屬類,而基類的meta-class的isa指針是指向它自己。
Method(objc_method)
先看下定義
runtime.h /// An opaque type that represents a method in a class definition.代表類定義中一個方法的不透明類型 typedef struct objc_method *Method; struct objc_method { SEL method_name OBJC2_UNAVAILABLE; char *method_types OBJC2_UNAVAILABLE; IMP method_imp OBJC2_UNAVAILABLE;
Method和我們平時理解的函數(shù)是一致的,就是表示能夠獨立完成一個功能的一段代碼,比如:
- (void)logName { NSLog(@"name"); }
這段代碼,就是一個函數(shù)。
我們來看下objc_method這個結(jié)構(gòu)體的內(nèi)容:
SEL method_name 方法名
char *method_types 方法類型
IMP method_imp 方法實現(xiàn)
在這個結(jié)構(gòu)體重,我們已經(jīng)看到了SEL和IMP,說明SEL和IMP其實都是Method的屬性。
我們接著來看SEL。
SEL(objc_selector)
先看下定義
Objc.h /// An opaque type that represents a method selector.代表一個方法的不透明類型 typedef struct objc_selector *SEL;
objc_msgSend函數(shù)第二個參數(shù)類型為SEL,它是selector在Objective-C中的表示類型(Swift中是Selector類)。selector是方法選擇器,可以理解為區(qū)分方法的 ID,而這個 ID 的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是SEL:
@property SEL selector;
可以看到selector是SEL的一個實例。
A method selector is a C string that has been registered (or “mapped“) with the Objective-C runtime. Selectors generated by the compiler are automatically mapped by the runtime when the class is loaded.
其實selector就是個映射到方法的C字符串,你可以用 Objective-C 編譯器命令@selector()或者 Runtime 系統(tǒng)的sel_registerName函數(shù)來獲得一個 SEL 類型的方法選擇器。
selector既然是一個string,我覺得應(yīng)該是類似className+method的組合,命名規(guī)則有兩條:
同一個類,selector不能重復(fù)
不同的類,selector可以重復(fù)
這也帶來了一個弊端,我們在寫C代碼的時候,經(jīng)常會用到函數(shù)重載,就是函數(shù)名相同,參數(shù)不同,但是這在Objective-C中是行不通的,因為selector只記了method的name,沒有參數(shù),所以沒法區(qū)分不同的method。
比如:
- (void)caculate(NSInteger)num; - (void)caculate(CGFloat)num;
是會報錯的。
我們只能通過命名來區(qū)別:
- (void)caculateWithInt(NSInteger)num; - (void)caculateWithFloat(CGFloat)num;
在不同類中相同名字的方法所對應(yīng)的方法選擇器是相同的,即使方法名字相同而變量類型不同也會導(dǎo)致它們具有相同的方法選擇器。
IMP
看下IMP的定義
/// A pointer to the function of a method implementation. 指向一個方法實現(xiàn)的指針 typedef id (*IMP)(id, SEL, ...); #endif
就是指向最終實現(xiàn)程序的內(nèi)存地址的指針。
在iOS的Runtime中,Method通過selector和IMP兩個屬性,實現(xiàn)了快速查詢方法及實現(xiàn),相對提高了性能,又保持了靈活性。
類緩存(objc_cache)
當(dāng)Objective-C運行時通過跟蹤它的isa指針檢查對象時,它可以找到一個實現(xiàn)許多方法的對象。然而,你可能只調(diào)用它們的一小部分,并且每次查找時,搜索所有選擇器的類分派表沒有意義。所以類實現(xiàn)一個緩存,每當(dāng)你搜索一個類分派表,并找到相應(yīng)的選擇器,它把它放入它的緩存。所以當(dāng)objc_msgSend查找一個類的選擇器,它首先搜索類緩存。這是基于這樣的理論:如果你在類上調(diào)用一個消息,你可能以后再次調(diào)用該消息。
為了加速消息分發(fā), 系統(tǒng)會對方法和對應(yīng)的地址進行緩存,就放在上述的objc_cache,所以在實際運行中,大部分常用的方法都是會被緩存起來的,Runtime系統(tǒng)實際上非???,接近直接執(zhí)行內(nèi)存地址的程序速度。
Category(objc_category)
Category是表示一個指向分類的結(jié)構(gòu)體的指針,其定義如下:
struct category_t { const char *name; classref_t cls; struct method_list_t *instanceMethods; struct method_list_t *classMethods; struct protocol_list_t *protocols; struct property_list_t *instanceProperties; };
name:是指 class_name 而不是 category_name。
cls:要擴展的類對象,編譯期間是不會定義的,而是在Runtime階段通過name對 應(yīng)到對應(yīng)的類對象。
instanceMethods:category中所有給類添加的實例方法的列表。
classMethods:category中所有添加的類方法的列表。
protocols:category實現(xiàn)的所有協(xié)議的列表。
instanceProperties:表示Category里所有的properties,這就是我們可以通過objc_setAssociatedObject和objc_getAssociatedObject增加實例變量的原因,不過這個和一般的實例變量是不一樣的。
從上面的category_t的結(jié)構(gòu)體中可以看出,分類中可以添加實例方法,類方法,甚至可以實現(xiàn)協(xié)議,添加屬性,不可以添加成員變量。
Runtime消息轉(zhuǎn)發(fā)
前文介紹了進行一次發(fā)送消息會在相關(guān)的類對象中搜索方法列表,如果找不到則會沿著繼承樹向上一直搜索知道繼承樹根部(通常為NSObject),如果還是找不到并且消息轉(zhuǎn)發(fā)都失敗了就回執(zhí)行doesNotRecognizeSelector:方法報unrecognized selector錯。那么消息轉(zhuǎn)發(fā)到底是什么呢?接下來將會逐一介紹最后的三次機會。
動態(tài)方法解析
備用接收者
完整消息轉(zhuǎn)發(fā)
動態(tài)方法解析
首先,Objective-C運行時會調(diào)用 +resolveInstanceMethod:或者 +resolveClassMethod:,讓你有機會提供一個函數(shù)實現(xiàn)。如果你添加了函數(shù)并返回YES, 那運行時系統(tǒng)就會重新啟動一次消息發(fā)送的過程。
實現(xiàn)一個動態(tài)方法解析的例子如下:
- (void)viewDidLoad { [super viewDidLoad]; // Do any additional setup after loading the view, typically from a nib. //執(zhí)行foo函數(shù) [self performSelector:@selector(foo:)]; } + (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel { if (sel == @selector(foo:)) {//如果是執(zhí)行foo函數(shù),就動態(tài)解析,指定新的IMP class_addMethod([self class], sel, (IMP)fooMethod, "v@:"); return YES; } return [super resolveInstanceMethod:sel]; } void fooMethod(id obj, SEL _cmd) { NSLog(@"Doing foo");//新的foo函數(shù) }
打印結(jié)果:
2018-04-01 12:23:35.952670+0800 ocram[87546:23235469] Doing foo
可以看到雖然沒有實現(xiàn)foo:這個函數(shù),但是我們通過class_addMethod動態(tài)添加fooMethod函數(shù),并執(zhí)行fooMethod這個函數(shù)的IMP。從打印結(jié)果看,成功實現(xiàn)了。
如果resolve方法返回 NO ,運行時就會移到下一步:forwardingTargetForSelector。
備用接收者
如果目標(biāo)對象實現(xiàn)了-forwardingTargetForSelector:,Runtime 這時就會調(diào)用這個方法,給你把這個消息轉(zhuǎn)發(fā)給其他對象的機會。
實現(xiàn)一個備用接收者的例子如下:
#import "ViewController.h" #import "objc/runtime.h" @interface Person: NSObject @end @implementation Person - (void)foo { NSLog(@"Doing foo");//Person的foo函數(shù) } @end @interface ViewController () @end @implementation ViewController - (void)viewDidLoad { [super viewDidLoad]; // Do any additional setup after loading the view, typically from a nib. //執(zhí)行foo函數(shù) [self performSelector:@selector(foo)]; } + (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel { return YES;//返回YES,進入下一步轉(zhuǎn)發(fā) } - (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector { if (aSelector == @selector(foo)) { return [Person new];//返回Person對象,讓Person對象接收這個消息 } return [super forwardingTargetForSelector:aSelector]; } @end
打印結(jié)果:
2018-04-01 12:45:04.757929+0800 ocram[88023:23260346] Doing foo
可以看到我們通過forwardingTargetForSelector把當(dāng)前ViewController的方法轉(zhuǎn)發(fā)給了Person去執(zhí)行了。打印結(jié)果也證明我們成功實現(xiàn)了轉(zhuǎn)發(fā)。
完整消息轉(zhuǎn)發(fā)
如果在上一步還不能處理未知消息,則唯一能做的就是啟用完整的消息轉(zhuǎn)發(fā)機制了。
首先它會發(fā)送-methodSignatureForSelector:消息獲得函數(shù)的參數(shù)和返回值類型。如果-methodSignatureForSelector:返回nil ,Runtime則會發(fā)出 -doesNotRecognizeSelector: 消息,程序這時也就掛掉了。如果返回了一個函數(shù)簽名,Runtime就會創(chuàng)建一個NSInvocation 對象并發(fā)送 -forwardInvocation:消息給目標(biāo)對象。
實現(xiàn)一個完整轉(zhuǎn)發(fā)的例子如下:
#import "ViewController.h" #import "objc/runtime.h" @interface Person: NSObject @end @implementation Person - (void)foo { NSLog(@"Doing foo");//Person的foo函數(shù) } @end @interface ViewController () @end @implementation ViewController - (void)viewDidLoad { [super viewDidLoad]; // Do any additional setup after loading the view, typically from a nib. //執(zhí)行foo函數(shù) [self performSelector:@selector(foo)]; } + (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel { return YES;//返回YES,進入下一步轉(zhuǎn)發(fā) } - (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector { return nil;//返回nil,進入下一步轉(zhuǎn)發(fā) } - (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector { if ([NSStringFromSelector(aSelector) isEqualToString:@"foo"]) { return [NSMethodSignature signatureWithObjCTypes:"v@:"];//簽名,進入forwardInvocation } return [super methodSignatureForSelector:aSelector]; } - (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation { SEL sel = anInvocation.selector; Person *p = [Person new]; if([p respondsToSelector:sel]) { [anInvocation invokeWithTarget:p]; } else { [self doesNotRecognizeSelector:sel]; } } @end
打印結(jié)果:
2018-04-01 13:00:45.423385+0800 ocram[88353:23279961] Doing foo
從打印結(jié)果來看,我們實現(xiàn)了完整的轉(zhuǎn)發(fā)。通過簽名,Runtime生成了一個對象anInvocation,發(fā)送給了forwardInvocation,我們在forwardInvocation方法里面讓Person對象去執(zhí)行了foo函數(shù)。簽名參數(shù)v@:怎么解釋呢,這里蘋果文檔Type Encodings有詳細(xì)的解釋。
以上就是Runtime的三次轉(zhuǎn)發(fā)流程。下面我們講講Runtime的實際應(yīng)用。
Runtime應(yīng)用
Runtime簡直就是做大型框架的利器。它的應(yīng)用場景非常多,下面就介紹一些常見的應(yīng)用場景。
關(guān)聯(lián)對象(Objective-C Associated Objects)給分類增加屬性
方法魔法(Method Swizzling)方法添加和替換和KVO實現(xiàn)
消息轉(zhuǎn)發(fā)(熱更新)解決Bug(JSPatch)
實現(xiàn)NSCoding的自動歸檔和自動解檔
實現(xiàn)字典和模型的自動轉(zhuǎn)換(MJExtension)
關(guān)聯(lián)對象(Objective-C Associated Objects)給分類增加屬性
我們都是知道分類是不能自定義屬性和變量的。下面通過關(guān)聯(lián)對象實現(xiàn)給分類添加屬性。
關(guān)聯(lián)對象Runtime提供了下面幾個接口:
//關(guān)聯(lián)對象 void objc_setAssociatedObject(id object, const void *key, id value, objc_AssociationPolicy policy) //獲取關(guān)聯(lián)的對象 id objc_getAssociatedObject(id object, const void *key) //移除關(guān)聯(lián)的對象 void objc_removeAssociatedObjects(id object)
參數(shù)解釋
id object:被關(guān)聯(lián)的對象
const void *key:關(guān)聯(lián)的key,要求唯一
id value:關(guān)聯(lián)的對象
objc_AssociationPolicy policy:內(nèi)存管理的策略
內(nèi)存管理的策略
typedef OBJC_ENUM(uintptr_t, objc_AssociationPolicy) { OBJC_ASSOCIATION_ASSIGN = 0, /**< Specifies a weak reference to the associated object. */ OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC = 1, /**< Specifies a strong reference to the associated object. * The association is not made atomically. */ OBJC_ASSOCIATION_COPY_NONATOMIC = 3, /**< Specifies that the associated object is copied. * The association is not made atomically. */ OBJC_ASSOCIATION_RETAIN = 01401, /**< Specifies a strong reference to the associated object. * The association is made atomically. */ OBJC_ASSOCIATION_COPY = 01403 /**< Specifies that the associated object is copied. * The association is made atomically. */ };
下面實現(xiàn)一個UIView的Category添加自定義屬性defaultColor。
#import "ViewController.h" #import "objc/runtime.h" @interface UIView (DefaultColor) @property (nonatomic, strong) UIColor *defaultColor; @end @implementation UIView (DefaultColor) @dynamic defaultColor; static char kDefaultColorKey; - (void)setDefaultColor:(UIColor *)defaultColor { objc_setAssociatedObject(self, &kDefaultColorKey, defaultColor, OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC); } - (id)defaultColor { return objc_getAssociatedObject(self, &kDefaultColorKey); } @end @interface ViewController () @end @implementation ViewController - (void)viewDidLoad { [super viewDidLoad]; // Do any additional setup after loading the view, typically from a nib. UIView *test = [UIView new]; test.defaultColor = [UIColor blackColor]; NSLog(@"%@", test.defaultColor); } @end
打印結(jié)果:
2018-04-01 15:41:44.977732+0800 ocram[2053:63739] UIExtendedGrayColorSpace 0 1
打印結(jié)果來看,我們成功在分類上添加了一個屬性,實現(xiàn)了它的setter和getter方法。
通過關(guān)聯(lián)對象實現(xiàn)的屬性的內(nèi)存管理也是有ARC管理的,所以我們只需要給定適當(dāng)?shù)膬?nèi)存策略就行了,不需要操心對象的釋放。
我們看看內(nèi)存測量對于的屬性修飾。
內(nèi)存策略 | 屬性修飾 | 描述 |
---|---|---|
OBJC_ASSOCIATION_ASSIGN | @property (assign) 或 @property (unsafe_unretained) | 指定一個關(guān)聯(lián)對象的弱引用。 |
OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC | @property (nonatomic, strong) | @property (nonatomic, strong) 指定一個關(guān)聯(lián)對象的強引用,不能被原子化使用。 |
OBJC_ASSOCIATION_COPY_NONATOMIC | @property (nonatomic, copy) | 指定一個關(guān)聯(lián)對象的copy引用,不能被原子化使用。 |
OBJC_ASSOCIATION_RETAIN | @property (atomic, strong) | 指定一個關(guān)聯(lián)對象的強引用,能被原子化使用。 |
OBJC_ASSOCIATION_COPY | @property (atomic, copy) | 指定一個關(guān)聯(lián)對象的copy引用,能被原子化使用。 |
方法魔法(Method Swizzling)方法添加和替換和KVO實現(xiàn)
方法添加
實際上添加方法剛才在講消息轉(zhuǎn)發(fā)的時候,動態(tài)方法解析的時候就提到了。
//class_addMethod(Class _Nullable __unsafe_unretained cls, SEL _Nonnull name, IMP _Nonnull imp, const char * _Nullable types) class_addMethod([self class], sel, (IMP)fooMethod, "v@:");
cls 被添加方法的類
name 添加的方法的名稱的SEL
imp 方法的實現(xiàn)。該函數(shù)必須至少要有兩個參數(shù),self,_cmd
類型編碼
方法替換
下面實現(xiàn)一個替換ViewController的viewDidLoad方法的例子。
@implementation ViewController + (void)load { static dispatch_once_t onceToken; dispatch_once(&onceToken, ^{ Class class = [self class]; SEL originalSelector = @selector(viewDidLoad); SEL swizzledSelector = @selector(jkviewDidLoad); Method originalMethod = class_getInstanceMethod(class,originalSelector); Method swizzledMethod = class_getInstanceMethod(class,swizzledSelector); //judge the method named swizzledMethod is already existed. BOOL didAddMethod = class_addMethod(class, originalSelector, method_getImplementation(swizzledMethod), method_getTypeEncoding(swizzledMethod)); // if swizzledMethod is already existed. if (didAddMethod) { class_replaceMethod(class, swizzledSelector, method_getImplementation(originalMethod), method_getTypeEncoding(originalMethod)); } else { method_exchangeImplementations(originalMethod, swizzledMethod); } }); } - (void)jkviewDidLoad { NSLog(@"替換的方法"); [self jkviewDidLoad]; } - (void)viewDidLoad { NSLog(@"自帶的方法"); [super viewDidLoad]; } @end
swizzling應(yīng)該只在+load中完成。 在 Objective-C 的運行時中,每個類有兩個方法都會自動調(diào)用。+load 是在一個類被初始裝載時調(diào)用,+initialize 是在應(yīng)用第一次調(diào)用該類的類方法或?qū)嵗椒ㄇ罢{(diào)用的。兩個方法都是可選的,并且只有在方法被實現(xiàn)的情況下才會被調(diào)用。
swizzling應(yīng)該只在dispatch_once 中完成,由于swizzling 改變了全局的狀態(tài),所以我們需要確保每個預(yù)防措施在運行時都是可用的。原子操作就是這樣一個用于確保代碼只會被執(zhí)行一次的預(yù)防措施,就算是在不同的線程中也能確保代碼只執(zhí)行一次。Grand Central Dispatch 的 dispatch_once滿足了所需要的需求,并且應(yīng)該被當(dāng)做使用swizzling 的初始化單例方法的標(biāo)準(zhǔn)。
實現(xiàn)圖解如下圖。
從圖中可以看出,我們通過swizzling特性,將selectorC的方法實現(xiàn)IMPc與selectorN的方法實現(xiàn)IMPn交換了,當(dāng)我們調(diào)用selectorC,也就是給對象發(fā)送selectorC消息時,所查找到的對應(yīng)的方法實現(xiàn)就是IMPn而不是IMPc了。
KVO實現(xiàn)
全稱是Key-value observing,翻譯成鍵值觀察。提供了一種當(dāng)其它對象屬性被修改的時候能通知當(dāng)前對象的機制。再MVC大行其道的Cocoa中,KVO機制很適合實現(xiàn)model和controller類之間的通訊。
KVO的實現(xiàn)依賴于 Objective-C 強大的 Runtime,當(dāng)觀察某對象 A 時,KVO 機制動態(tài)創(chuàng)建一個對象A當(dāng)前類的子類,并為這個新的子類重寫了被觀察屬性 keyPath 的 setter 方法。setter 方法隨后負(fù)責(zé)通知觀察對象屬性的改變狀況。
Apple 使用了 isa-swizzling 來實現(xiàn) KVO 。當(dāng)觀察對象A時,KVO機制動態(tài)創(chuàng)建一個新的名為:NSKVONotifying_A的新類,該類繼承自對象A的本類,且 KVO 為 NSKVONotifying_A 重寫觀察屬性的 setter 方法,setter 方法會負(fù)責(zé)在調(diào)用原 setter 方法之前和之后,通知所有觀察對象屬性值的更改情況。
NSKVONotifying_A 類剖析
NSLog(@"self->isa:%@",self->isa); NSLog(@"self class:%@",[self class]);
在建立KVO監(jiān)聽前,打印結(jié)果為:
self->isa:A
self class:A
在建立KVO監(jiān)聽之后,打印結(jié)果為:
self->isa:NSKVONotifying_A
self class:A
在這個過程,被觀察對象的 isa 指針從指向原來的 A 類,被KVO 機制修改為指向系統(tǒng)新創(chuàng)建的子類NSKVONotifying_A 類,來實現(xiàn)當(dāng)前類屬性值改變的監(jiān)聽;
所以當(dāng)我們從應(yīng)用層面上看來,完全沒有意識到有新的類出現(xiàn),這是系統(tǒng)“隱瞞”了對 KVO 的底層實現(xiàn)過程,讓我們誤以為還是原來的類。但是此時如果我們創(chuàng)建一個新的名為“NSKVONotifying_A”的類,就會發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)運行到注冊 KVO 的那段代碼時程序就崩潰,因為系統(tǒng)在注冊監(jiān)聽的時候動態(tài)創(chuàng)建了名為 NSKVONotifying_A 的中間類,并指向這個中間類了。
子類setter方法剖析
KVO 的鍵值觀察通知依賴于 NSObject 的兩個方法:willChangeValueForKey:和 didChangeValueForKey: ,在存取數(shù)值的前后分別調(diào)用 2 個方法:
被觀察屬性發(fā)生改變之前,willChangeValueForKey:被調(diào)用,通知系統(tǒng)該 keyPath 的屬性值即將變更;
當(dāng)改變發(fā)生后, didChangeValueForKey: 被調(diào)用,通知系統(tǒng)該keyPath 的屬性值已經(jīng)變更;之后,
observeValueForKey:ofObject:change:context:也會被調(diào)用。且重寫觀察屬性的setter 方法這種繼承方式的注入是在運行時而不是編譯時實現(xiàn)的。
KVO 為子類的觀察者屬性重寫調(diào)用存取方法的工作原理在代碼中相當(dāng)于:
- (void)setName:(NSString *)newName { [self willChangeValueForKey:@"name"]; //KVO 在調(diào)用存取方法之前總調(diào)用 [super setValue:newName forKey:@"name"]; //調(diào)用父類的存取方法 [self didChangeValueForKey:@"name"]; //KVO 在調(diào)用存取方法之后總調(diào)用 }
消息轉(zhuǎn)發(fā)(熱更新)解決Bug(JSPatch)
JSPatch 是一個 iOS 動態(tài)更新框架,只需在項目中引入極小的引擎,就可以使用 JavaScript 調(diào)用任何 Objective-C 原生接口,獲得腳本語言的優(yōu)勢:為項目動態(tài)添加模塊,或替換項目原生代碼動態(tài)修復(fù) bug。
關(guān)于消息轉(zhuǎn)發(fā),前面已經(jīng)講到過了,消息轉(zhuǎn)發(fā)分為三級,我們可以在每級實現(xiàn)替換功能,實現(xiàn)消息轉(zhuǎn)發(fā),從而不會造成崩潰。JSPatch不僅能夠?qū)崿F(xiàn)消息轉(zhuǎn)發(fā),還可以實現(xiàn)方法添加、替換能一系列功能。
實現(xiàn)NSCoding的自動歸檔和自動解檔
原理描述:用runtime提供的函數(shù)遍歷Model自身所有屬性,并對屬性進行encode和decode操作。
核心方法:在Model的基類中重寫方法:
- (id)initWithCoder:(NSCoder *)aDecoder { if (self = [super init]) { unsigned int outCount; Ivar * ivars = class_copyIvarList([self class], &outCount); for (int i = 0; i < outCount; i ++) { Ivar ivar = ivars[i]; NSString * key = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getName(ivar)]; [self setValue:[aDecoder decodeObjectForKey:key] forKey:key]; } } return self; } - (void)encodeWithCoder:(NSCoder *)aCoder { unsigned int outCount; Ivar * ivars = class_copyIvarList([self class], &outCount); for (int i = 0; i < outCount; i ++) { Ivar ivar = ivars[i]; NSString * key = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getName(ivar)]; [aCoder encodeObject:[self valueForKey:key] forKey:key]; } }
實現(xiàn)字典和模型的自動轉(zhuǎn)換(MJExtension)
原理描述:用runtime提供的函數(shù)遍歷Model自身所有屬性,如果屬性在json中有對應(yīng)的值,則將其賦值。
核心方法:在NSObject的分類中添加方法
- (instancetype)initWithDict:(NSDictionary *)dict { if (self = [self init]) { //(1)獲取類的屬性及屬性對應(yīng)的類型 NSMutableArray * keys = [NSMutableArray array]; NSMutableArray * attributes = [NSMutableArray array]; /* * 例子 * name = value3 attribute = T@"NSString",C,N,V_value3 * name = value4 attribute = T^i,N,V_value4 */ unsigned int outCount; objc_property_t * properties = class_copyPropertyList([self class], &outCount); for (int i = 0; i < outCount; i ++) { objc_property_t property = properties[i]; //通過property_getName函數(shù)獲得屬性的名字 NSString * propertyName = [NSString stringWithCString:property_getName(property) encoding:NSUTF8StringEncoding]; [keys addObject:propertyName]; //通過property_getAttributes函數(shù)可以獲得屬性的名字和@encode編碼 NSString * propertyAttribute = [NSString stringWithCString:property_getAttributes(property) encoding:NSUTF8StringEncoding]; [attributes addObject:propertyAttribute]; } //立即釋放properties指向的內(nèi)存 free(properties); //(2)根據(jù)類型給屬性賦值 for (NSString * key in keys) { if ([dict valueForKey:key] == nil) continue; [self setValue:[dict valueForKey:key] forKey:key]; } } return self; }
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