iOS 模式詳解—「runtime&runloop 面試、工作」看我就

weixin_34402408發表於2017-06-13
iOS模式OOP面試

引導

相信對於從事開發人員來說 runtime 這個名稱都不陌生，就像我起初只知道「 runtime 叫執行時 」，後來知道 runtime 同樣可以像 KVC 一樣訪問私有成員變數，還有「 給類動態新增屬性：LNTextField.placeholderColor || 交換方法：imageNamed => ln_imageNamed 」，還有深入的 「 訊息機制的呼叫流程 || 字典轉模型 || 實現NSCoding歸解檔 」以及我們常說的“黑魔法” 是什麼？

runtime 是程式設計中比較難的模組，想要深入學習，這個模組你必須掌握，同樣還有寫的另一篇 runloop 模組，下面是我對 runtime 的整理，從零開始，由淺入深，且帶了幾個 Runtime 實踐場景 --> 大廠來的工友們可選擇性路過。

目錄：

  1. runtime.h 釋義
  2. 訊息機制 1.isa指標釋義 2.方法呼叫，是否真的是轉換為訊息機制？ 2.objc_msgSend 引數概念釋義
  3. 訊息機制（方法呼叫流程）
  4. 常見作用
  5. 開發場景「工作掌握」 1.交換方法 2.給系統分類動態新增屬性 3.字典轉模型（Runtime 考慮三種情況實現）
  6. 其它作用「面試熟悉」 1.動態新增方法 2.動態變數控制 3.實現NSCoding的自動歸檔和解檔 4.runtime 部分函式 5.method swizzling（俗稱黑魔法）
  7. 一道面試題的註解
  8. 模組博文推薦(❤️數量較多)
  9. Runtime & Runloop 常面問題整理（附答案）
  10. Demo 重要的部分程式碼中都有相應的註解和文字列印，執行程式可以很直觀的表現
  11. iOS 模組註解—「Runloop面試、工作」看我就 ? 了 ^_^.

釋義

Objective-C 是基於 C 的，它為 C 新增了物件導向的特性。它將很多靜態語言在編譯和連結時期做的事放到了 runtime 執行時來處理，可以說 runtime 是我們 Objective-C 幕後工作者。 1.runtime（簡稱執行時），是一套 純C(C和彙編)寫的API。而 OC 就是執行時機制，也就是在執行時候的一些機制，其中最主要的是 訊息機制。

2.對於 C 語言，函式的呼叫在編譯的時候會決定呼叫哪個函式。

3.執行時機制原理：OC的函式呼叫稱為訊息傳送，屬於 動態呼叫過程。在 編譯的時候 並不能決定真正呼叫哪個函式，只有在真 正執行的時候 才會根據函式的名稱找到對應的函式來呼叫。

4.事實證明：在編譯階段，OC 可以 呼叫任何函式，即使這個函式並未實現，只要宣告過就不會報錯，只有當執行的時候才會報錯，這是因為OC是執行時動態呼叫的。而 C 語言 呼叫未實現的函式 就會報錯。

訊息機制

我們寫 OC 程式碼，它在執行的時候也是轉換成了 runtime 方式執行的。任何方法呼叫本質：就是傳送一個訊息（用 runtime傳送訊息，OC 底層實現通過 runtime 實現），每一個 OC 的方法，底層必然有一個與之對應的 runtime 方法。

驗證示例：方法呼叫，是否真的是轉換為訊息機制？

訊息機制原理：物件根據方法編號SEL去對映表查詢對應的方法實現。 註解： 1.必須要匯入標頭檔案 #import <objc/message.h> 2.我們匯入系統的標頭檔案，一般用尖括號。 3.OC 解決訊息機制方法提示步驟【查詢build setting -> 搜尋msg -> objc_msgSend（YES --> NO）】 4.最終生成訊息機制，編譯器做的事情，最終程式碼，需要把當前程式碼用xcode重新編譯，【clang -rewrite-objc main.m 檢視最終生成程式碼】，示例：cd main.m --> 輸入前面指令，就會生成 .opp檔案(C++程式碼) 5.這裡一般不會直接匯入<objc/runtime.h>

示例程式碼：OC 方法 <--> runtime 方法

說明：
eat(無參) 和 run(有參NSInteger) 是 LNPerson模型類中的私有方法「runtime 作用：可以呼叫私有方法」
示例分別以 OC寫法 和 最底層寫法 對照驗證.
- (void)msgSend
{
    // 方法一：
    //id objc = [NSObject alloc];
    LNPerson *person = objc_msgSend(objc_getClass("LNPerson"), sel_registerName("alloc"));
    
    //objc = [objc init];
    person = objc_msgSend(person, sel_registerName("init"));
    
    // 呼叫
    //[objc eat];
    //[objc run:10];
    objc_msgSend(person,@selector(eat)); // 無參
    objc_msgSend(person,@selector(run:),10); // 有殘
}
/
 註解：
    // 用最底層寫
    objc_getClass(const char *name) 獲取當前類
    sel_registerName(const char *str) 註冊個方法編號
    objc_msgSend(id self：誰傳送訊息, SEL op：傳送什麼訊息, ...)
    讓LNPerson這個類物件傳送了一個alloc訊息，返回一個分配好的記憶體物件給你，再傳送一個訊息初始化.
 */

// 方法二：
#pragma mark - 也許下面這種好理解一點
- (void)test
{
    // id objc = [NSObject alloc];
    id objc = objc_msgSend([NSObject class], @selector(alloc));
    
    // objc = [objc init];
    objc = objc_msgSend(objc, @selector(eat));
    
}
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objc_msgSend 引數概念
/
 objc_msgSend(<#id  _Nullable self#>, <#SEL  _Nonnull op, ...#>)

 1、objc_msgSend
    這是個最基本的用於傳送訊息的函式。
    其實編譯器會根據情況在`objc_msgSend`， `objc_msgSend_stret`,，`objc_msgSendSuper`， 或 `objc_msgSendSuper_stret` 四個方法中選擇一個來呼叫。如果訊息是傳遞給超類，那麼會呼叫名字帶有 `Super` 的函式；如果訊息返回值是資料結構而不是簡單值時，那麼會呼叫名字帶有`stret`的函式。
 
 2、SEL
    `objc_msgSend`函式第二個引數型別為`SEL`，它是`selector`在Objc中的表示型別（Swift中是Selector類）。`selector`是方法選擇器，可以理解為區分方法的 `ID`，而這個 `ID` 的資料結構是`SEL`:
    `typedef struct objc_selector *SEL;`
    其實它就是個對映到方法的C字串，你可以用 Objc 編譯器命令`@selector()``或者 Runtime` 系統的`sel_registerName`函式來獲得一個`SEL`型別的方法選擇器。
 
 3、id
    `objc_msgSend`第一個引數型別為`id`，大家對它都不陌生，它是一個指向類例項的指標：
    `typedef struct objc_object *id;`
    那`objc_object`又是啥呢：
    `struct objc_object { Class isa; };`
    `objc_object`結構體包含一個`isa`指標，根據`isa`指標就可以順藤摸瓜找到物件所屬的類。
 */
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訊息機制「方法呼叫流程」

面試：訊息機制方法呼叫流程❓ 怎麼去呼叫eat方法， 物件方法：(儲存到類物件的方法列表) ，類方法：(儲存到元類(Meta Class)中方法列表)。

1.OC 在向一個物件傳送訊息時，runtime 庫會根據物件的 isa指標找到該物件對應的類或其父類中查詢方法。。 2.註冊方法編號（這裡用方法編號的好處，可以快速查詢）。 3.根據方法編號去查詢對應方法。 4.找到只是最終函式實現地址，根據地址去方法區呼叫對應函式。

補充：一個objc 物件的 isa 的指標指向什麼？有什麼作用？ 每一個物件內部都有一個isa指標，這個指標是指向它的真實型別，根據這個指標就能知道將來呼叫哪個類的方法。

isa指標相關釋義

上面也提到OC底層都是轉化為runtime方式來實現的，類和類的例項（物件）都相對於的isa指標。 我們可以在Xcode中使用 [Shift＋Cmd＋O ] 快速開啟檔案objc.h 能看到類的定義：

總結：runtime 物件，類，元類的isa指標關係圖 1、每一個物件本質上都是一個類的例項。其中類定義了成員變數和成員方法的列表。物件通過物件的isa指標指向所屬類。 2、每一個類本質上都是一個物件，類其實是元類（meteClass）的例項。元類定義了類方法的列表。類通過類的isa指標指向元類。 3、元類儲存了類方法的列表。當類方法被呼叫時，先會從本身查詢類方法的實現，如果沒有，元類會向他父類查詢該方法。同時注意的是：元類（meteClass）也是類，它也是物件。元類通過isa指標最終指向的是一個根元類(root meteClass)。 4、根元類的isa指標指向本身，這樣形成了一個封閉的內迴圈。

常見作用

/
 1.動態交換兩個方法的實現
 2.動態新增屬性
 3.實現字典轉模型的自動轉換
 4.動態新增方法
 5.攔截並替換方法
 6.實現 NSCoding 的自動歸檔和解檔

補充常用runtime示例：Demo中有體現
    1.新增屬性和交換方法示例：UITextField佔位文字顏色placeholderColor
    2.交換方法示例：交換dealloc方法實現，新增功能那個控制器被銷燬了
 */
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開發場景「工作掌握」

runtime 交換方法

場景：當第三方框架 或者 系統原生方法功能不能滿足我們的時候，我們可以在保持系統原有方法功能的基礎上，新增額外的功能。

需求：載入一張圖片直接用[UIImage imageNamed:@"image"];是無法知道到底有沒有載入成功。給系統的imageNamed新增額外功能（是否載入圖片成功）。 方案一：繼承系統的類，重寫方法.（弊端：每次使用都需要匯入） 方案二：使用 runtime，交換方法.

步驟： 1.給系統的方法新增分類 2.自己實現一個帶有擴充套件功能的方法 3.交換方法,只需要交換一次,

場景程式碼：方法+呼叫+列印輸出

#import "UIImage+Image.h"
#import <objc/message.h>

@implementation UIImage (Image)

/
 看清楚下面是不會有死迴圈的
    呼叫 imageNamed => ln_imageNamed
    呼叫 ln_imageNamed => imageNamed
 */
// 載入圖片 且 帶判斷是否載入成功
+ (UIImage *)ln_imageNamed:(NSString *)name {
    
    UIImage *image = [UIImage ln_imageNamed:name];
    if (image) {
        NSLog(@"runtime互動方法 -> 圖片載入成功");
    } else {
        NSLog(@"runtime互動方法 -> 圖片載入失敗");
    }
    return image;
}

/
 註解：
    不能在分類中重寫系統方法imageNamed，因為會把系統的功能給覆蓋掉，而且分類中不能呼叫super
    所以第二步，我們要 自己實現一個帶有擴充套件功能的方法.
 + (UIImage *)imageNamed:(NSString *)name {
 
 }
 */

/
 作用：把類載入進記憶體的時候呼叫,只會呼叫一次
 呼叫：方法應先交換，再去呼叫
 */
+ (void)load {
    
    // 1.獲取 imageNamed方法地址
    Method imageNamedMethod = class_getClassMethod(self, @selector(imageNamed:));
    // 2.獲取 ln_imageNamed方法地址
    Method ln_imageNamedMethod = class_getClassMethod(self, @selector(ln_imageNamed:));
    
    // 3.交換方法地址，相當於交換實現方式;「method_exchangeImplementations 交換兩個方法的實現」
    method_exchangeImplementations(imageNamedMethod, ln_imageNamedMethod);
}

- - -
//方案一：先搞個分類，定義一個能載入圖片並且能列印的方法+ (instancetype)imageWithName:(NSString *)name;
//方案二：交換 imageNamed 和 ln_imageNamed 的實現，就能呼叫 imageNamed，間接呼叫 ln_imageNamed 的實現。
- (void)viewDidLoad
{
    [super viewDidLoad];
    
    self.imageView.image = [UIImage imageNamed:@"CoerLN"];
}

- - -
// 列印輸出
2016-03-17 17:52:14.693 runtime[12761:543574] runtime互動方法 -> 圖片載入成功
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總結： 我們所做的就是在方法呼叫流程第三步的時候，交換兩個方法地址指向。而且我們改變指向要在系統的imageNamed:方法呼叫前，所以將程式碼寫在了分類的load方法裡。最後當執行的時候系統的方法就會去找我們的方法的實現。

給系統分類動態新增屬性

場景：給系統的類新增額外屬性的時候，可以使用runtime動態新增屬性方法。 原理：給一個類宣告屬性，其實本質就是給這個類新增關聯，並不是直接把這個值的記憶體空間新增到類存空間。 註解：給系統 NSObject 新增一個分類，我們知道在分類中是不能夠新增成員屬性的，雖然我們用了@property，但是僅僅會自動生成get和set方法的宣告，並沒有帶下劃線的屬性和方法實現生成。但是我們可以通過runtime就可以做到給它方法的實現。

需求：給系統 NSObject 類動態新增屬性 name 字串。

場景程式碼：方法+呼叫+列印

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

@property NSString *name;
@end

- - -
#import "NSObject+Property.h"
#import <objc/message.h>
//#import <objc/runtime.h>

@implementation NSObject (Property)

- (NSString *)name
{
    // 利用引數key 將物件object中儲存的對應值取出來
    return objc_getAssociatedObject(self, @"name");
}

- (void)setName:(NSString *)name
{
    /**
     將某個值跟某個物件關聯起來，將某個值儲存到某個物件中
     objc_setAssociatedObject(<#id  _Nonnull object#>：給哪個物件新增屬性, <#const void * _Nonnull key#>：屬性名稱, <#id  _Nullable value#>：屬性值, <#objc_AssociationPolicy policy#>：儲存策略)
     */
    objc_setAssociatedObject(self, @"name", name, OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC);
    NSLog(@"name---->%p",name);
}
@end

// 呼叫
NSObject *objc = [[NSObject alloc] init];
objc.name = @"CoderLN";
NSLog(@"runtime動態新增屬性name==%@",objc.name);

// 列印輸出
2016-03-17 19:37:10.530 runtime[12761:543574] runtime動態新增屬性name == CoderLN
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總結： 其實，屬性賦值的本質，就是讓屬性與一個物件產生關聯，所以要給NSObject的分類的name屬性賦值就是讓name和NSObject產生關聯，而runtime可以做到這一點。

字典轉模型

字典轉模型的方式：

  • 給模型中屬性，在 .m 依次賦值（初學者）。
  • 字典轉模型 KVC 實現
    • KVC 字典轉模型弊端：必須保證，模型中的屬性和字典中的key 一一對應。
    • 如果不一致，就會呼叫[<Status 0x7fa74b545d60> setValue:forUndefinedKey:] 報key找不到的錯。
    • 分析：模型中的屬性和字典的key不一一對應，系統就會呼叫setValue:forUndefinedKey:報錯。
    • 解決：重寫物件的setValue:forUndefinedKey:，把系統的方法覆蓋，就能繼續使用KVC，字典轉模型了。
  • 字典轉模型 Runtime 實現

    • 思路：利用執行時，遍歷模型中所有屬性，根據模型的屬性名，去字典中查詢key，取出對應的值，給模型的屬性賦值（從提醒：字典中取值，不一定要全部取出來）；提供一個NSObject分類，專門字典轉模型，以後所有模型都可以通過這個分類實現字典轉模型。

    • 考慮情況： 1.當字典的key和模型的屬性匹配不上。 2.模型中巢狀模型（模型屬性是另外一個模型物件）。 3.陣列中裝著模型（模型的屬性是一個陣列，陣列中是一個個模型物件）。

    • 註解： 根據上面的三種特殊情況，先是字典的key和模型的屬性不對應的情況。不對應有兩種，一種是字典的鍵值大於模型屬性數量，這時候我們不需要任何處理，因為runtime是先遍歷模型所有屬性，再去字典中根據屬性名找對應值進行賦值，多餘的鍵值對也當然不會去看了；另外一種是模型屬性數量大於字典的鍵值對，這時候由於屬性沒有對應值會被賦值為nil，就會導致crash，我們只需加一個判斷即可。考慮三種情況下面一一註解

  • MJExtension 字典轉模型實現
    • 底層也是對 runtime 的封裝，才可以把一個模型中所有屬性遍歷出來。（我之所以看不懂，是MJ封裝了很多層而已^_^.）。

示例：runtime 字典轉模型考慮三種情況

1、runtime 字典轉模型-->字典的 key 和模型的屬性不匹配「模型屬性數量大於字典鍵值對數」，這種情況處理如下：
#import "NSObject+Model.h"
#import <objc/message.h>

@implementation NSObject (Model)

// 思路：利用runtime 遍歷模型中所有屬性，根據模型中屬性,去字典中取出對應的value給模型屬性賦值
+ (instancetype)modelWithDict:(NSDictionary *)dict
{
    // 1.建立對應的物件
    id objc = [[self alloc] init];
    
    // 2.利用runtime給物件中的屬性賦值
    /**
      獲取類中的所有成員變數
        class_copyIvarList(Class _Nullable cls：表示獲取哪個類中的成員變數, unsigned int * _Nullable outCount：表示這個類有多少成員變數，傳入一個Int變數地址，會自動給這個變數賦值)
      返回值Ivar * =
        指的是一個ivar陣列，會把所有成員屬性放在一個陣列中，通過返回的陣列就能全部獲取到
     */
    // 成員變數個數
    unsigned int count = 0;
    // 獲取類中的所有成員變數
    Ivar *ivarList = class_copyIvarList(self, &count);

    // 遍歷所有成員變數
    for (int i = 0; i < count; i++) {
        // 根據角標，從陣列取出對應的成員變數（Ivar：成員變數,以下劃線開頭）
        Ivar ivar = ivarList[i];
        
        // 獲取成員變數名字
        NSString *ivarName = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getName(ivar)];
        
        // 處理成員變數名，字典中的key(去掉 _ ,從第一個角標開始擷取)
        NSString *key = [ivarName substringFromIndex:1];
        
        // 根據成員屬性名去字典中查詢對應的value
        id value = dict[key];
        
        //【如果模型屬性數量大於字典鍵值對數理，模型屬性會被賦值為nil】
        // 而報錯 (could not set nil as the value for the key age.)
        if (value) {
            // 給模型中屬性賦值
            [objc setValue:value forKey:key];
        }
    }
    return objc;
}
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註解： 這裡在獲取模型類中的所有屬性名，是採取 class_copyIvarList 先獲取成員變數（以下劃線開頭） ，然後再處理成員變數名，字典中的key(去掉 _ ,從第一個角標開始擷取) 得到屬性名。

原因：

{
    int _a; // 成員變數
}
@property (nonatomic, assign) NSInteger attitudes_count; // 屬性

`Ivar：成員變數，以下劃線開頭`，
`Property 屬性`
`class_copyPropertyList` 獲取類裡面屬性 
`class_copyIvarList` 獲取類中的所有成員變數 
這裡有成員變數，就不會漏掉屬性；如果有屬性，可能會漏掉成員變數；
使用`runtime`字典轉模型獲取模型屬性名的時候，最好獲取成員屬性名`Ivar`因為可能會有個屬性是沒有`setter`和`getter`方法的。
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2、runtime 字典轉模型-->模型中巢狀模型「模型屬性是另外一個模型物件」，這種情況處理如下：
// 思路：利用runtime 遍歷模型中所有屬性，根據模型中屬性,去字典中取出對應的value給模型屬性賦值
+ (instancetype)modelWithDict2:(NSDictionary *)dict
{
    // 1.建立對應的物件
    id objc = [[self alloc] init];
    
    // 2.利用runtime給物件中的屬性賦值
    // 成員變數個數
    unsigned int count = 0;
    // 獲取類中的所有成員變數
    Ivar *ivarList = class_copyIvarList(self, &count);
    
    // 遍歷所有成員變數
    for (int i = 0; i < count; i++) {
        // 根據角標，從陣列取出對應的成員變數（Ivar：成員變數,以下劃線開頭）
        Ivar ivar = ivarList[i];
        
        // 獲取成員變數名字
        NSString *ivarName = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getName(ivar)];
        // 獲取成員變數型別
        NSString *ivarType = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getTypeEncoding(ivar)];
        
        // 替換: @\"User\" -> User
        ivarType = [ivarType stringByReplacingOccurrencesOfString:@"\"" withString:@""];
        ivarType = [ivarType stringByReplacingOccurrencesOfString:@"@" withString:@""];
        
        // 處理成員變數名->字典中的key(去掉 _ ,從第一個角標開始擷取)
        NSString *key = [ivarName substringFromIndex:1];
        
        // 根據成員屬性名去字典中查詢對應的value
        id value = dict[key];
        
        // 二級轉換：如果字典中還有字典，也需要把對應的字典轉換成模型
        // 判斷下value是否是字典,並且是自定義物件才需要轉換
        if ([value isKindOfClass:[NSDictionary class]] && ![ivarType hasPrefix:@"NS"]) {
            
            // 字典轉換成模型 userDict => User模型, 轉換成哪個模型
            // 根據字串類名生成類物件
            Class modelClass = NSClassFromString(ivarType);
            
            if (modelClass) { // 有對應的模型才需要轉
                // 把字典轉模型
                value = [modelClass modelWithDict2:value];
            }
        }
        
        // 給模型中屬性賦值
        if (value) {
            [objc setValue:value forKey:key];
        }
    }
    return objc;
}
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3、runtime 字典轉模型-->陣列中裝著模型「模型的屬性是一個陣列，陣列中是字典模型物件」，這種情況處理如下：
// 思路：利用runtime 遍歷模型中所有屬性，根據模型中屬性,去字典中取出對應的value給模型屬性賦值
+ (instancetype)modelWithDict3:(NSDictionary *)dict
{
    // 1.建立對應的物件
    id objc = [[self alloc] init];
    
    // 2.利用runtime給物件中的屬性賦值
    // 成員變數個數
    unsigned int count = 0;
    // 獲取類中的所有成員變數
    Ivar *ivarList = class_copyIvarList(self, &count);
    
    // 遍歷所有成員變數
    for (int i = 0; i < count; i++) {
        // 根據角標，從陣列取出對應的成員變數（Ivar：成員變數,以下劃線開頭）
        Ivar ivar = ivarList[i];
        
        // 獲取成員變數名字
        NSString *ivarName = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getName(ivar)];
        
        // 處理成員屬性名->字典中的key(去掉 _ ,從第一個角標開始擷取)
        NSString *key = [ivarName substringFromIndex:1];
        
        // 根據成員屬性名去字典中查詢對應的value
        id value = dict[key];
        
        
        //--------------------------- <#我是分割線#> ------------------------------//
        //
        
        // 三級轉換：NSArray中也是字典，把陣列中的字典轉換成模型.
        // 判斷值是否是陣列
        if ([value isKindOfClass:[NSArray class]]) {
            // 判斷對應類有沒有實現字典陣列轉模型陣列的協議
            // arrayContainModelClass 提供一個協議，只要遵守這個協議的類，都能把陣列中的字典轉模型
            if ([self respondsToSelector:@selector(arrayContainModelClass)]) {
                
                // 轉換成id型別，就能呼叫任何物件的方法
                id idSelf = self;
                
                // 獲取陣列中字典對應的模型
                NSString *type =  [idSelf arrayContainModelClass][key];
                
                // 生成模型
                Class classModel = NSClassFromString(type);
                NSMutableArray *arrM = [NSMutableArray array];
                // 遍歷字典陣列，生成模型陣列
                for (NSDictionary *dict in value) {
                    // 字典轉模型
                    id model =  [classModel modelWithDict3:dict];
                    [arrM addObject:model];
                }
                
                // 把模型陣列賦值給value
                value = arrM;     
            }
        }
        
        // 如果模型屬性數量大於字典鍵值對數理，模型屬性會被賦值為nil,而報錯
        if (value) {
            // 給模型中屬性賦值
            [objc setValue:value forKey:key];
        }
    }
    return objc;
}
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總結： 我們既然能獲取到屬性型別，那就可以攔截到模型的那個陣列屬性，進而對陣列中每個模型遍歷並字典轉模型，但是我們不知道陣列中的模型都是什麼型別，我們可以宣告一個方法，該方法目的不是讓其呼叫，而是讓其實現並返回模型的型別。

這裡提到的你如果不是很清楚，建議參考我的Demo，重要的部分程式碼中都有相應的註解和文字列印，執行程式可以很直觀的表現。

其它作用「面試熟悉」

動態新增方法

場景：如果一個類方法非常多，載入類到記憶體的時候也比較耗費資源，需要給每個方法生成對映表，可以使用動態給某個類，新增方法解決。

註解：OC 中我們很習慣的會用懶載入，當用到的時候才去載入它，但是實際上只要一個類實現了某個方法，就會被載入進記憶體。當我們不想載入這麼多方法的時候，就會使用到 runtime 動態的新增方法。

需求：runtime 動態新增方法處理呼叫一個未實現的方法 和 去除報錯。

場景程式碼：方法+呼叫+列印輸出

#import "Person.h"
#import <objc/message.h>

@implementation Person

/**
 呼叫：只要一個物件呼叫了一個未實現的方法就會呼叫這個方法,進行處理
 作用：動態新增方法,處理未實現
 註解：任何方法預設都有兩個隱式引數,self,_cmd（當前方法的方法編號）
 */
+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel {
    
    if (sel == NSSelectorFromString(@"roll:")) {
        /**
         class_addMethod(<#Class  _Nullable __unsafe_unretained cls#>：給哪個類新增方法, <#SEL  _Nonnull name#>：新增哪個方法，即新增方法的方法編號, <#IMP  _Nonnull imp#>：方法實現 => 函式 => 函式入口 => 函式名（新增方法的函式實現（函式地址））, <#const char * _Nullable types#>：方法型別，(返回值+引數型別) v:void @:物件->self :表示SEL->_cmd)
         */
        // 給類新增roll:滾了多遠方法
        class_addMethod(self, sel, (IMP)LNRoll, "v@:@");
        
        return YES;
    }
    
    if ([NSStringFromSelector(sel) isEqualToString:@"go:"]) {
        // 給類新增go:走了多遠方法
        class_addMethod(self, sel, (IMP)LNGO, "v@:@");
        return YES;
    }
    
    return [super resolveInstanceMethod:sel];
}

// 呼叫
Person *p = [[Person alloc] init];
// 執行某個方法
[p performSelector:@selector(roll:) withObject:@"11"];
[p performSelector:@selector(go:) withObject:@10];

// 列印輸出
2016-03-17 19:05:03.917 runtime[12761:543574] 我滾了 11 米遠的屎蛋
2016-03-17 19:05:04.617 runtime[12761:543574] 我走了 10 公里才到的家 
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實現NSCoding的自動歸檔和解檔

如果你實現過自定義模型資料持久化的過程，那麼你也肯定明白，如果一個模型有許多個屬性，那麼我們需要對每個屬性都實現一遍encodeObject 和 decodeObjectForKey方法，如果這樣的模型又有很多個，這還真的是一個十分麻煩的事情。下面來看看簡單的實現方式。

假設現在有一個Movie類，有3個屬性。先看下 .h檔案

// Movie.h檔案
//1. 如果想要當前類可以實現歸檔與反歸檔，需要遵守一個協議NSCoding
@interface Movie : NSObject<NSCoding>

@property (nonatomic, copy) NSString *movieId;
@property (nonatomic, copy) NSString *movieName;
@property (nonatomic, copy) NSString *pic_url;
@end
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如果是正常寫法，.m 檔案應該是這樣的：

// Movie.m檔案
@implementation Movie

- (void)encodeWithCoder:(NSCoder *)aCoder
{
    [aCoder encodeObject:_movieId forKey:@"id"];
    [aCoder encodeObject:_movieName forKey:@"name"];
    [aCoder encodeObject:_pic_url forKey:@"url"];

}

- (id)initWithCoder:(NSCoder *)aDecoder
{
    if (self = [super init]) {
        self.movieId = [aDecoder decodeObjectForKey:@"id"];
        self.movieName = [aDecoder decodeObjectForKey:@"name"];
        self.pic_url = [aDecoder decodeObjectForKey:@"url"];
    }
    return self;
}
@end
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如果這裡有100個屬性，那麼我們也只能把100個屬性都給寫一遍嗎。 不過你會使用runtime後，這裡就有更簡便的方法，如下。

#import "Movie.h"
#import <objc/runtime.h>
@implementation Movie

- (void)encodeWithCoder:(NSCoder *)encoder

{
    unsigned int count = 0;
    Ivar *ivars = class_copyIvarList([Movie class], &count);

    for (int i = 0; i<count; i++) {
        // 取出i位置對應的成員變數
        Ivar ivar = ivars[i];
        // 檢視成員變數
        const char *name = ivar_getName(ivar);
        // 歸檔
        NSString *key = [NSString stringWithUTF8String:name];
        id value = [self valueForKey:key];
        [encoder encodeObject:value forKey:key];
    }
    free(ivars);
}

- (id)initWithCoder:(NSCoder *)decoder
{
    if (self = [super init]) {
        unsigned int count = 0;
        Ivar *ivars = class_copyIvarList([Movie class], &count);
        for (int i = 0; i<count; i++) {
        // 取出i位置對應的成員變數
        Ivar ivar = ivars[i];
        // 檢視成員變數
        const char *name = ivar_getName(ivar);
       // 歸檔
       NSString *key = [NSString stringWithUTF8String:name];
      id value = [decoder decodeObjectForKey:key];
       // 設定到成員變數身上
        [self setValue:value forKey:key];

        }
        free(ivars);
    } 
    return self;
}
@end
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這樣的方式實現，不管有多少個屬性，寫這幾行程式碼就搞定了。 下面看看更加簡便的方法：兩句程式碼搞定。

#import "Movie.h"
#import <objc/runtime.h>

#define encodeRuntime(A) \
\
unsigned int count = 0;\
Ivar *ivars = class_copyIvarList([A class], &count);\
for (int i = 0; i<count; i++) {\
Ivar ivar = ivars[i];\
const char *name = ivar_getName(ivar);\
NSString *key = [NSString stringWithUTF8String:name];\
id value = [self valueForKey:key];\
[encoder encodeObject:value forKey:key];\
}\
free(ivars);\
\

#define initCoderRuntime(A) \
\
if (self = [super init]) {\
unsigned int count = 0;\
Ivar *ivars = class_copyIvarList([A class], &count);\
for (int i = 0; i<count; i++) {\
Ivar ivar = ivars[i];\
const char *name = ivar_getName(ivar);\
NSString *key = [NSString stringWithUTF8String:name];\
id value = [decoder decodeObjectForKey:key];\
[self setValue:value forKey:key];\
}\
free(ivars);\
}\
return self;\
\

- - -
@implementation Movie
- (void)encodeWithCoder:(NSCoder *)encoder {
    encodeRuntime(Movie)
}

- (id)initWithCoder:(NSCoder *)decoder {
    initCoderRuntime(Movie)
}
@end
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優化： 上面是encodeWithCoder 和 initWithCoder這兩個方法抽成巨集。我們可以把這兩個巨集單獨放到一個檔案裡面，這裡以後需要進行資料持久化的模型都可以直接使用這兩個巨集。

runtime 下Class的各項操作

1.runtime 部分函式

#warning - 以下為功能模組相關的方法示例, 具體方法作用、使用、註解請移步 -> github.com/CoderLN
以下的這些方法應該算是`runtime`在實際場景中所應用的大部分的情況了，平常的編碼中差不多足夠用了。

 0、class_copyPropertyList 獲取類中所有的屬性
        objc_property_t *propertyList = class_copyPropertyList([self class], &count);
        for (unsigned int i=0; i<count; i++) {
            const char *propertyName = property_getName(propertyList[i]);
            NSLog(@"property---->%@", [NSString stringWithUTF8String:propertyName]);
        }

 0、class_copyMethodList 獲取類的所有方法
        Method *methodList = class_copyMethodList([self class], &count);
        for (unsigned int i; i<count; i++) {
            Method method = methodList[i];
            NSLog(@"method---->%@", NSStringFromSelector(method_getName(method)));
        }

 0、class_copyIvarList 獲取類中所有的成員變數（outCount 會返回成員變數的總數）
        Ivar *ivarList = class_copyIvarList([self class], &count);
        for (unsigned int i; i<count; i++) {
            Ivar myIvar = ivarList[i];
            const char *ivarName = ivar_getName(myIvar);
            NSLog(@"Ivar---->%@", [NSString stringWithUTF8String:ivarName]);
        }
 
 0、class_copyProtocolList 獲取協議列表
    __unsafe_unretained Protocol **protocolList = class_copyProtocolList([self class], &count);
    for (unsigned int i; i<count; i++) {
        Protocol *myProtocal = protocolList[i];
        const char *protocolName = protocol_getName(myProtocal);
        NSLog(@"protocol---->%@", [NSString stringWithUTF8String:protocolName]);
    }
 
 0、object_getClass 獲得類方法
        Class PersonClass = object_getClass([Person class]);
        SEL oriSEL = @selector(test1);
        Method oriMethod = _class_getMethod(xiaomingClass, oriSEL);
 
 0、class_getInstanceMethod 獲得例項方法
        Class PersonClass = object_getClass([xiaoming class]);
        SEL oriSEL = @selector(test2);
        Method cusMethod = class_getInstanceMethod(xiaomingClass, oriSEL);
 
 0、class_addMethod 動態新增方法
        BOOL addSucc = class_addMethod(xiaomingClass, oriSEL, method_getImplementation(cusMethod), method_getTypeEncoding(cusMethod));
 
 0、class_replaceMethod 替換原方法實現
        class_replaceMethod(toolClass, cusSEL, method_getImplementation(oriMethod), method_getTypeEncoding(oriMethod));
 
 0、method_exchangeImplementations 交換兩個方法的實現
        method_exchangeImplementations(method1, method2);

 0、根據名字得到類變數的Ivar指標，但是這個在OC中好像毫無意義
    Ivar oneCVIvar = class_getClassVariable([Person class], name);

 0、根據名字得到例項變數的Ivar指標
    Ivar oneIVIvar = class_getInstanceVariable([Person class], name);

 0、找到後可以直接對私有成員變數賦值（強制修改name屬性）
    object_setIvar(_per, oneIVIvar, @"age");


 0、動態新增方法
    class_addMethod([person class]：Class cls 型別, @selector(eat)：待呼叫的方法名稱, (IMP)myAddingFunction：(IMP)myAddingFunction，IMP是一個函式指標，這裡表示指定具體實現方法myAddingFunction, 0：0代表沒有引數);

 0、獲得某個類的類方法
    Method class_getClassMethod(Class cls , SEL name)

 0、獲得成員變數的名字
    const char *ivar_getName(Ivar v);

 0、將某個值跟某個物件關聯起來，將某個值儲存到某個物件中
    void objc_setAssociatedObject(id object：表示關聯者，是一個物件，變數名理所當然也是object , const void *key：獲取被關聯者的索引key ,id value ：被關聯者 ,objc_AssociationPolicy policy：關聯時採用的協議，有assign，retain，copy等協議，一般使用OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC)

 0、利用引數key 將物件object中儲存的對應值取出來
    id objc_getAssociatedObject(id object , const void *key)
 */
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method swizzling（俗稱黑魔法）

  • 簡單說就是進行方法交換
  • 在Objective-C中呼叫一個方法，其實是向一個物件傳送訊息，查詢訊息的唯一依據是selector的名字。利用Objective-C的動態特性，可以實現在執行時偷換selector對應的方法實現，達到給方法掛鉤的目的
  • 每個類都有一個方法列表，存放著方法的名字和方法實現的對映關係，selector的本質其實就是方法名，IMP有點類似函式指標，指向具體的Method實現，通過selector就可以找到對應的IMP。

  • 交換方法的幾種實現方式
    • 利用 method_exchangeImplementations 交換兩個方法的實現
    • 利用 class_replaceMethod 替換方法的實現
    • 利用 method_setImplementation 來直接設定某個方法的IMP。

這裡可以參考簡友這篇：Runtime Method Swizzling開發例項彙總

一道面試題的註解

下面的程式碼輸出什麼?

@implementation Son : NSObject
- (id)init
{
    self = [super init];
    if (self) {
        NSLog(@"%@", NSStringFromClass([self class]));
        NSLog(@"%@", NSStringFromClass([super class]));
    }
    return self;
}
@end
複製程式碼

先思考一下，會列印出來什麼❓

答案：都輸出 Son

  • class 獲取當前方法的呼叫者的類，superClass 獲取當前方法的呼叫者的父類，super 僅僅是一個編譯指示器，就是給編譯器看的，不是一個指標。
  • 本質：只要編譯器看到super這個標誌，就會讓當前物件去呼叫父類方法，本質還是當前物件在呼叫

這個題目主要是考察關於objc中對 self 和 super 的理解：

  • self 是類的隱藏引數，指向當前呼叫方法的這個類的例項。而 super 本質是一個編譯器標示符，和 self 是指向的同一個訊息接受者

  • 當使用 self 呼叫方法時，會從當前類的方法列表中開始找，如果沒有，就從父類中再找；

  • 而當使用 super時，則從父類的方法列表中開始找。然後呼叫父類的這個方法

  • 呼叫 [self class] 時，會轉化成 objc_msgSend 函式

id objc_msgSend(id self, SEL op, ...)
- 呼叫 `[super class]`時，會轉化成 `objc_msgSendSuper` 函式.

id objc_msgSendSuper(struct objc_super *super, SEL op, ...)
第一個引數是 objc_super 這樣一個結構體，其定義如下
 struct objc_super {
 __unsafe_unretained id receiver;
 __unsafe_unretained Class super_class;
 };

第一個成員是 receiver, 類似於上面的 objc_msgSend函式第一個引數self
第二個成員是記錄當前類的父類是什麼，告訴程式從父類中開始找方法，找到方法後，最後內部是使用 objc_msgSend(objc_super->receiver, @selector(class))去呼叫， 此時已經和[self class]呼叫相同了，故上述輸出結果仍然返回 Son

objc Runtime 開原始碼對- (Class)class方法的實現
-(Class)class { return object_getClass(self); 
}
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Runtime & Runloop 常面問題整理（附答案）

同一個面試問題並非只有一個答案，而同一個答案並不是在任何面試場合都有效，關鍵在於應聘者掌握了規律後，對面試的具體情況進行把握，有意識地揣摩面試官提出問題的心理 (真實問答)，要 get 的到問的點，然後答其所問，算是“ 投其所好 ”吧。 摘錄： www.jianshu.com/p/56e40ea56… www.jianshu.com/p/f9eb6b315…

Runtime
01 / objc在向一個物件傳送訊息時，發生了什麼？
參考1：根據物件的 isa 指標找到類物件 id，在查詢類物件裡面的 methodLists 方法函式列表，如果沒有在好到，在沿著 superClass ,尋找父類，再在父類 methodLists 方法列表裡面查詢，最終找到 SEL ,根據 id 和 SEL 確認 IMP（指標函式）,在傳送訊息；
02 / 問題：什麼時候會報unrecognized selector錯誤？iOS有哪些機制來避免走到這一步？
參考1：當傳送訊息的時候，我們會根據類裡面的 methodLists 列表去查詢我們要動用的SEL，當查詢不到的時候，我們會一直沿著父類查詢，當最終查詢不到的時候我們會報 unrecognized selector 錯誤，當系統查詢不到方法的時候，會呼叫 +(BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel 動態解釋的方法來給我一次機會來新增，呼叫不到的方法。或者我們可以再次使用 -(id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector 重定向的方法來告訴系統，該呼叫什麼方法，一來保證不會崩潰。
03 / 問題：能否向編譯後得到的類中增加例項變數？能否向執行時建立的類中新增例項變數？為什麼？
參考1：1、不能向編譯後得到的類增加例項變數 2、能向執行時建立的類中新增例項變數。
分析：1. 編譯後的類已經註冊在 runtime 中,類結構體中的 objc_ivar_list 例項變數的連結串列和 instance_size 例項變數的記憶體大小已經確定，runtime會呼叫 class_setvarlayout 或 class_setWeaklvarLayout 來處理strong weak 引用.所以不能向存在的類中新增例項變數。2. 執行時建立的類是可以新增例項變數，呼叫class_addIvar函式. 但是的在呼叫 objc_allocateClassPair 之後，objc_registerClassPair 之前,原因同上.
04 / 問題：runtime如何實現weak變數的自動置nil？
參考1：runtime 對註冊的類， 會進行佈局，對於 weak 物件會放入一個 hash 表中。 用 weak 指向的物件記憶體地址作為 key，當此物件的引用計數為0的時候會 dealloc，假如 weak 指向的物件記憶體地址是a，那麼就會以a為鍵， 在這個 weak 表中搜尋，找到所有以a為鍵的 weak 物件，從而設定為 nil。
05 / 問題：給類新增一個屬性後，在類結構體裡哪些元素會發生變化？
參考1：instance_size ：例項的記憶體大小；objc_ivar_list *ivars:屬性列表
RunLoop
01 / 問題：runloop是來做什麼的？runloop和執行緒有什麼關係？主執行緒預設開啟了runloop麼？子執行緒呢？
參考1：runloop: 從字面意思看：執行迴圈、跑圈，其實它內部就是do-while迴圈，在這個迴圈內部不斷地處理各種任務（比如Source、Timer、Observer）事件。runloop和執行緒的關係：一個執行緒對應一個RunLoop，主執行緒的RunLoop預設建立並啟動，子執行緒的RunLoop需手動建立且手動啟動（呼叫run方法）。RunLoop只能選擇一個Mode啟動，如果當前Mode中沒有任何Source(Sources0、Sources1)、Timer，那麼就直接退出RunLoop。
02 / 問題：runloop的mode是用來做什麼的？有幾種mode？
參考1：model:是runloop裡面的執行模式，不同的模式下的runloop處理的事件和訊息有一定的差別。系統預設註冊了5個Mode:（1）kCFRunLoopDefaultMode: App的預設 Mode，通常主執行緒是在這個 Mode 下執行的。（2）UITrackingRunLoopMode: 介面跟蹤 Mode，用於 ScrollView 追蹤觸控滑動，保證介面滑動時不受其他 Mode 影響。（3）UIInitializationRunLoopMode: 在剛啟動 App 時第進入的第一個 Mode，啟動完成後就不再使用。（4）GSEventReceiveRunLoopMode: 接受系統事件的內部 Mode，通常用不到。（5）kCFRunLoopCommonModes: 這是一個佔位的 Mode，沒有實際作用。注意iOS 對以上5中model進行了封裝 NSDefaultRunLoopMode、NSRunLoopCommonModes
03 / 問題：為什麼把NSTimer物件以NSDefaultRunLoopMode（kCFRunLoopDefaultMode）新增到主執行迴圈以後，滑動scrollview的時候NSTimer卻不動了？
參考1：nstime物件是在 NSDefaultRunLoopMode下面呼叫訊息的，但是當我們滑動scrollview的時候，NSDefaultRunLoopMode模式就自動切換到UITrackingRunLoopMode模式下面，卻不可以繼續響應nstime傳送的訊息。所以如果想在滑動scrollview的情況下面還呼叫nstime的訊息，我們可以把nsrunloop的模式更改為NSRunLoopCommonModes.
04 / 問題：蘋果是如何實現Autorelease Pool的？
參考1：Autorelease Pool作用：快取池，可以避免我們經常寫relase的一種方式。其實就是延遲release，將建立的物件，新增到最近的autoreleasePool中，等到autoreleasePool作用域結束的時候，會將裡面所有的物件的引用計數器 - autorelease.

附上寫的小樣 Demo，重要的部分程式碼中都有相應的註解和文字列印，執行程式可以很直觀的表現

Reading

  • 各位廠友，由於「時間 & 知識」有限，總結的文章難免有「未全、不足」，該模組將系統化學習，後替換、補充文章內容 ~
  • 熬夜寫者不易，不知名開發者。

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