Runtime的几个小例子（含Demo）

╰+哭是因爲堅強的太久メ 2023-10-17 10:32 79阅读 0赞

**一、什么是****runtime****（也就是所谓的“运行时”，因为是在运行时实现的。）**

**1.runtime是一套底层的c语言API(包括很多强大实用的c语言类型,c语言函数); \[runtime运行系统\]**

**2.实际上,平时我们编写的oc代码,底层都是基于runtime实现的; \[OC语言的动态性\]**

运行时系统 **(runtime system)，****对于****C****语言，函数的调用在编译的时候会决定调用哪个函数。对于****OC****的函数，属于动态调用过程，在编译的时候并不能决定真正调用哪个函数，只有在真正运行的时候才会根据函数的名称找到对应的函数来调用。** **runtime****就是****OC****辛苦的幕后工作人员。（**编译器会自动帮助我们编译成runtime代码。**）**

**动态特性，**使得它在语言层面上支持程序的可扩展性。只有在程序运行时，才会去确定对象的类型，并调用类与对象相应的方法。利用runtime机制让我们可以在程序运行时**动态修改**类的具体实现、包括类中的所有私有属性、方法。这也是本文runtime例子的出发点。

**我们所敲入的代码转化为****运行时的runtime函数代码，**最终在程序运行时转成了底层的**runtime****的****c****语言代码** **;**

**举例：**

当某个对象使用语法\[receiver message\]来调用某个方法时，其实\[receiver message\]被编译器转化为：

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

**也就是说,我们平时编写的oc代码，方法调用的本质，就是在编译阶段，编译器转化为向对象发送消息。**

**【*本次开发环境： Xcode:7.2 iOS Simulator:iphone6 By:啊左* 本文Demo下载链接：[runtime-Demo][]】**

**二、runtime的几种使用方法**

**我们通过继承于NSObject的person类，来对runtime进行学习。**

**本文共有6个关于runtime机制方法的小例子，分别是：**

1.  **获取****person****类的所有变量；**
2.  **获取****person****类的所有方法；**
3.  **改变****person****类的私有变量****name****的值；**
4.  **为person的category类增加一个新属性；**
5.  **为****person****类添加一个方法；**
6.  **交换****person****类的****2****个方法的功能；**

***（个人习惯，喜欢为6个例子添加按钮各自的行为方法，并分别执行相应的行为，以此看清各个runtime函数的具体功能所带来的效果。）***

首先，创建新的项目，并在项目中新建一个普通的OC类：person类(继承于NSObject)，为了避免后面与其他方法函数搞混，我们把完整的person类编写齐全，用于后面使用runtime的几种方法：

①person.h如下：

![复制代码][copycode.gif]

#import <Foundation/Foundation.h>
    @interface person : NSObject
    
    @property (nonatomic,assign)int age;  //属性变量
    -(void)func1;
    -(void)func2;
    
    @end

![复制代码][copycode.gif]

②person.m如下：

![复制代码][copycode.gif]

#import "person.h"
    
    @implementation person
    {
        NSString *name;  //实例变量
    }//初始化person属性
    -(instancetype)init
    {
        self = [super init];
        if(self)
        {
           name = @"Tom";  
           self.age = 12;
        }
        return self;
    }
    
    //person的2个普通方法
    -(void)func1
    {
        NSLog(@"执行func1方法。");
    }
    -(void)func2
    {
        NSLog(@"执行func2方法。");
    }
    
    //输出person对象时的方法：
    -(NSString *)description
    {
        return [NSString stringWithFormat:@"name:%@ age:%d",name,self.age];
    }
    @end

![复制代码][copycode.gif]

从person类的描述中，我们可以看到person类含有一个可供外类使用的共有属性**age**，以及一个外界不可以访问私有属性**name，但是，有木有想过，其实在外类，name也是可以访问的。OC里面，通过runtime系统，苹果允许不受这些私有属性的限制，对私有属性私有方法等进行访问、添加、修改、甚至替换系统的方法。**

那么，为项目的故事板添加6个按钮；

![868186-20160520155650919-1436683591.png][]

在使用runtime的地方，我们都需要包含头文件: （本文几个例子中，都只需要在ViewController.m中包含.）

#import <objc/runtime.h>

**1.获取person类的所有变量**

将第一个按钮关联到ViewController.h，添加行为并命名其方法为：“getAllVariable”：

- (IBAction)getAllVariable:(UIButton *)sender;   //获取所有变量

在ViewController.m中的实现如下：

![复制代码][copycode.gif]

/*1.获取person所有的成员变量*/
    - (IBAction)getAllVariable:(UIButton *)sender {
    
        unsigned int count = 0;
        //获取类的一个包含所有变量的列表，IVar是runtime声明的一个宏，是实例变量的意思.
        Ivar *allVariables = class_copyIvarList([person class], &count);
        
        for(int i = 0;i<count;i++)
        {
            //遍历每一个变量，包括名称和类型（此处没有星号"*"）
            Ivar ivar = allVariables[i];
            const char *Variablename = ivar_getName(ivar);              //获取成员变量名称
            const char *VariableType  = ivar_getTypeEncoding(ivar);     //获取成员变量类型
            NSLog(@"(Name: %s) ----- (Type:%s)",Variablename,VariableType);
        }
    }

![复制代码][copycode.gif]

点击按钮后，得到的输出如下：(i表示类型为int)

2016-05-18 17:17:10.502 runtime运行时[10164:452725] (Name: name) ----- (Type:@"NSString")
    2016-05-18 17:17:10.503 runtime运行时[10164:452725] (Name: _age) ----- (Type:i)

**分析**：**Ivar，一个**指向objc\_ivar结构体指针,包含了变量名、变量类型等信息。

可以看到，私有属性name能够访问到了。 在有些项目中，为了对某些私有属性进行隐藏，某些.h文件中没有出现相应的显式创建，而是如上面的person类中，在.m中进行私有创建，但是我们可以通过runtime这个有效的方法，访问到所有包括这些隐藏的私有变量。

**拓展**：

①class\_copyIvarList能够获取一个含有类中所有成员变量的列表，列表中包括属性变量和实例变量。需要注意的是，如果如本例中，age返回的是"\_age"，但是如果在person.m中加入：

@synthesize age;

那么控制台第二行返回的是"(Name: age) ----- (Type:i) ；"（因为@property是生成了"\_age"，而@synthesize是执行了"@synthesize age = \_age;"，关于OC属性变量与实例变量的区别、@property、@synthesize的作用等具体的知识，有兴趣的童鞋可以自行了解。）

②如果单单需要获取属性列表的话，可以使用函数：class\_copyPropertyList（）;只是返回的属性变量仅仅是“age”，做为实例变量的name是不被获取的。

而class\_copyIvarList（）函数则能够返回实例变量和属性变量的所有成员变量。

**2.获取person类的所有方法**

将第二个按钮关联到ViewController.h，添加行为并命名其方法为：“getAllMethod”：

- (IBAction)getAllMethod:(UIButton *)sender;   //获取所有方法

在ViewController.m中的实现如下：

![复制代码][copycode.gif]

/*2.获取person所有方法*/
    - (IBAction)getAllMethod:(UIButton *)sender {
    
        unsigned int count;
    
        //获取方法列表，所有在.m文件显式实现的方法都会被找到，包括setter+getter方法；
        Method *allMethods = class_copyMethodList([person class], &count);
        for(int i =0;i<count;i++)
        {
            //Method，为runtime声明的一个宏，表示对一个方法的描述
            Method md = allMethods[i];
            //获取SEL：SEL类型,即获取方法选择器@selector()
            SEL sel = method_getName(md);
            //得到sel的方法名：以字符串格式获取sel的name，也即@selector()中的方法名称
            const char *methodname = sel_getName(sel);
            NSLog(@"(Method:%s)",methodname);
        }
    }

![复制代码][copycode.gif]

点击按钮后，控制台输出：

![复制代码][copycode.gif]

2016-05-19 17:05:19.880 runtime运行时[14054:678124] (Method:func1)
    2016-05-19 17:05:19.881 runtime运行时[14054:678124] (Method:func2)
    2016-05-19 17:05:19.881 runtime运行时[14054:678124] (Method:setAge:)
    2016-05-19 17:05:19.881 runtime运行时[14054:678124] (Method:age)
    2016-05-19 17:05:19.881 runtime运行时[14054:678124] (Method:.cxx_destruct)  
    2016-05-19 17:05:19.882 runtime运行时[14054:678124] (Method:description)
    2016-05-19 17:05:19.882 runtime运行时[14054:678124] (Method:init)

![复制代码][copycode.gif]

控制台输出了包括set和get等方法名称。【备注：.cxx\_destruct方法是关于系统自动内存释放工作的一个隐藏的函数，当ARC下，且本类拥有实例变量时，才会出现；】

**分析**：**Method**是一个**指向objc\_method结构体指针**，**表示对类中的某个方法的描述。**在API中的定义：

typedef struct objc_method *Method;

而`objc_method结构体如下`：

truct objc_method {
        SEL method_name                                          OBJC2_UNAVAILABLE;
        char *method_types                                       OBJC2_UNAVAILABLE;
        IMP method_imp                                           OBJC2_UNAVAILABLE;
    }

*  method\_name :`方法选择器@selector()，类型为SEL。`相同名字的方法下，即使在不同类中定义，它们的方法选择器也相同。
 *  method\_types：方法类型，是个`char`指针，存储着方法的参数类型和返回值类型。
 *  `method_imp：指向`方法的具体实现的指针，数据类型为IMP，本质上是一个函数指针。 在第五个按钮行为“增加一个方法”部分会提到。

**SEL：数据类型，表示方法选择器，可以理解为对方法的一种包装。**在每个方法都有一个与之对应的SEL类型的数据，根据一个SEL数据“@selector(方法名)”就可以找到对应的方法地址，进而调用方法。

因此可以通过：获取Method结构体->得到SEL选择器名称->得到对应的方法名，这样的方式，便于认识OC中关于方法的定义。

**3.改变person对象的私有变量name的值.**

将第三个按钮关联到ViewController.h，添加行为并命名其方法为：“changeVariable”：

- (IBAction)changeVariable:(UIButton *)sender;//改变其中name变量

在ViewController.m中创建一个person对象，记得初始化

![复制代码][copycode.gif]

@implementation ViewController
    {
        person *per;  //创建一个person实例
    }
    - (void)viewDidLoad {
        [super viewDidLoad];
        per = [[person alloc]init]; //记得要初始化...不然后果自己尝试下
    }

![复制代码][copycode.gif]

在ViewController.m中的实现如下：

![复制代码][copycode.gif]

/*3.改变person的name变量属性*/
    - (IBAction)changeVariable:(UIButton *)sender {
    
        NSLog(@"改变前的person：%@",per);
        
        unsigned int count = 0;
        Ivar *allList = class_copyIvarList([person class], &count);
        Ivar ivv = allList[0];    //从第一个例子getAllVariable中输出的控制台信息，我们可以看到name为第一个实例属性；
        object_setIvar(per, ivv, @"Mike");  //name属性Tom被强制改为Mike。
    
    
        NSLog(@"改变之后的person：%@",per);   
    }

![复制代码][copycode.gif]

点击按钮后，控制台输出：

2016-05-19 22:45:05.125 runtime运行时[1957:34730] 改变前的person：name:Tom age:12
    2016-05-19 22:45:05.126 runtime运行时[1957:34730] 改变之后的person：name:Mike age:12

**4.为person的category类增加一个新属性：**

如何在不改动某个类的前提下，添加一个新的属性呢？

**答：可以利用runtime为分类添加新属性。**

在**iOS**中，**category**也就是分类，是不可以为本类添加新的属性的，但是在**runtime**中我们可以使用**对象关联**，为**person**类进行分类的新属性创建：

①新建一个新的OC类：

**![868186-20160520153317341-587141296.png][]**

命名为：PersonCategory ，点击next：

![868186-20160520153353248-1904939141.png][]

②在出现的新类“person+PersonCategory.h”中，添加“height”：

#import "person.h"
    @interface person (PersonCategory)
    @property (nonatomic,assign)float height; //新属性
    @end

“person+PersonCategory.m”类的代码如下：

![复制代码][copycode.gif]

#import "person+PersonCategory.h"
    #import <objc/runtime.h> //runtime API的使用需要包含此头文件
    
    const char * str = "myKey"; //做为key，字符常量 必须是C语言字符串；
    
    @implementation person (PersonCategory)
    
    -(void)setHeight:(float)height{ 
    NSNumber *num = [NSNumber numberWithFloat:height]; 
    /* 
    第一个参数是需要添加属性的对象； 
    第二个参数是属性的key; 
    第三个参数是属性的值,类型必须为id，所以此处height先转为NSNumber类型； 
    第四个参数是使用策略，是一个枚举值，类似@property属性创建时设置的关键字，可从命名看出各枚举的意义； 
    objc_setAssociatedObject(id object, const void *key, id value, objc_AssociationPolicy policy);
    */ 
    objc_setAssociatedObject(self, str, num, OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC);
    }
    
    //提取属性的值: 
    -(float)height{ 
    NSNumber *number = objc_getAssociatedObject(self, str);
    return [number floatValue];
    }
    @end

![复制代码][copycode.gif]

**接下来，我们可以在ViewController.m中对person的一个对象进行height的访问了，**

**将第四个按钮关联到ViewController.h添加行为并命名其方法为：“addVariable”：**（记得：\#import "person+PersonCategory.h"）

- (IBAction)addVariable:(UIButton *)sender;

在ViewController.m中的实现如下：

/* 4.添加新的属性*/
    - (IBAction)addVariable:(UIButton *)sender {
        per.height = 12;           //给新属性height赋值
        NSLog(@"%f",[per height]); //访问新属性值
    }

点击按钮四、再点击按钮一、二获取类的属性、方法。

![复制代码][copycode.gif]

2016-05-20 15:39:54.432 runtime运行时[4605:178974] 12.000000
    2016-05-20 15:39:56.295 runtime运行时[4605:178974] (Name: name) ----- (Type:@"NSString")
    2016-05-20 15:39:56.296 runtime运行时[4605:178974] (Name: _age) ----- (Type:i)
    2016-05-20 15:39:57.195 runtime运行时[4605:178974] (Method:func1)
    2016-05-20 15:39:57.196 runtime运行时[4605:178974] (Method:func2)
    2016-05-20 15:39:57.196 runtime运行时[4605:178974] (Method:setAge:)
    2016-05-20 15:39:57.196 runtime运行时[4605:178974] (Method:age)
    2016-05-20 15:39:57.196 runtime运行时[4605:178974] (Method:.cxx_destruct)
    2016-05-20 15:39:57.197 runtime运行时[4605:178974] (Method:description)
    2016-05-20 15:39:57.197 runtime运行时[4605:178974] (Method:init)
    2016-05-20 15:39:57.197 runtime运行时[4605:178974] (Method:height)
    2016-05-20 15:39:57.197 runtime运行时[4605:178974] (Method:setHeight:)

![复制代码][copycode.gif]

分析：可以看到分类的新属性可以在per对象中对新属性height进行访问赋值。

获取到person类属性时，依然没有height的存在，但是却有height和setHeight这两个方法；因为在分类中，即使使用@property定义了，也只是生成set+get方法，而不会生成\_变量名，分类中是不允许定义变量的。

使用runtime中objc\_setAssociatedObject()和objc\_getAssociatedObject()方法，本质上只是为对象per添加了对height的属性关联，但是达到了新属性的作用；

使用场景：假设imageCategory是UIImage类的分类，在实际开发中，我们使用UIImage下载图片或者操作过程需要增加一个URL保存一段地址，以备后期使用。这时可以尝试在分类中动态添加新属性MyURL进行存储。

**5.为person类添加一个新方法；**

将第五个按钮关联到ViewController.h，添加行为并命名其方法为：“addMethod”：

- (IBAction)addMethod:(UIButton *)sender;

在ViewController.m中的实现如下：

![复制代码][copycode.gif]

/*5.添加新的方法试试(这种方法等价于对Father类添加Category对方法进行扩展)：*/
    - (IBAction)addMethod:(UIButton *)sender {
        
        /* 动态添加方法：
           第一个参数表示Class cls 类型；
           第二个参数表示待调用的方法名称；
           第三个参数(IMP)myAddingFunction，IMP一个函数指针，这里表示指定具体实现方法myAddingFunction；
           第四个参数表方法的参数，0代表没有参数；
         */
        class_addMethod([per class], @selector(NewMethod), (IMP)myAddingFunction, 0);
        
        //调用方法 【如果使用[per NewMethod]调用方法在ARC下会报“no visible @interface”错误】
        [per performSelector:@selector(NewMethod)];
    }
    
    //具体的实现（方法的内部都默认包含两个参数Class类和SEL方法，被称为隐式参数。）
    int myAddingFunction(id self, SEL _cmd)
    {
        NSLog(@"已新增方法:NewMethod");
        return 1;
    }

![复制代码][copycode.gif]

点击按钮后，控制台输出：

2016-05-20 14:08:55.822 runtime运行时[1957:34730] 已新增方法:NewMethod

**6.交换person类的2个方法的功能：**

将第六个按钮关联到ViewController.h，添加行为并命名其方法为：“replaceMethod”：

- (IBAction)replaceMethod:(UIButton *)sender;

在ViewController.m中的实现如下：

![复制代码][copycode.gif]

/* 6.交换两种方法之后（功能对调），可以试试让苹果乱套... */
    - (IBAction)replaceMethod:(UIButton *)sender {
        
        Method method1 = class_getInstanceMethod([person class], @selector(func1));
        Method method2 = class_getInstanceMethod([person class], @selector(func2));
        //交换方法
        method_exchangeImplementations(method1, method2);
        [per func1];  //输出交换后的效果，需要对比的可以尝试下交换前运行func1；
    }

![复制代码][copycode.gif]

点击按钮后，控制台输出：

2016-05-20 14:11:57.381 runtime运行时[1957:34730] 执行func2方法。

交换方法的使用场景：**项目中的某个功能，在项目中需要多次被引用，当项目的需求发生改变时，要使用另一种功能代替这个功能，且要求不改变旧的项目(也就是不改变原来方法实现的前提下)。****那么，我们可以在分类中，再写一个新的方法(符合新的需求的方法)，然后交换两个方法的实现。这样，在不改变项目的代码，而只是增加了新的代码的情况下，就完成了项目的改进，很好地体现了该项目的封装性与利用率。**

注：交换两个方法的实现一般写在类的load方法里面，因为load方法会在程序运行前加载一次。

原文链接[点击打开链接][Link 1]

[runtime-Demo]: https://github.com/Azuo520/runtime-Demo/tree/master
[copycode.gif]: http://common.cnblogs.com/images/copycode.gif
[868186-20160520155650919-1436683591.png]: http://images2015.cnblogs.com/blog/868186/201605/868186-20160520155650919-1436683591.png
[868186-20160520153317341-587141296.png]: http://images2015.cnblogs.com/blog/868186/201605/868186-20160520153317341-587141296.png
[868186-20160520153353248-1904939141.png]: http://images2015.cnblogs.com/blog/868186/201605/868186-20160520153353248-1904939141.png
[Link 1]: http://www.cnblogs.com/azuo/p/5505782.html