iOS-Runtime学习

1.isa详解

在arm64之前,isa指针就是一个普通的指针,里面存储了class和metaClass的地址。

在arm开始之后,对isa指针进行了优化,使用了共用体union结构,和位域来存储了更多的信息。


2.位域的介绍

nonpointer

0,代表普通的指针,存储着Class、Meta-Class对象的内存地址

1,代表优化过,使用位域存储更多的信息

has_assoc

是否有设置过关联对象,如果没有,释放时会更快

has_cxx_dtor

是否有C++的析构函数(.cxx_destruct),如果没有,释放时会更快

shiftcls

存储着Class、Meta-Class对象的内存地址信息

magic

用于在调试时分辨对象是否未完成初始化

weakly_referenced

是否有被弱引用指向过,如果没有,释放时会更快

deallocating

对象是否正在释放

extra_rc

里面存储的值是引用计数器减1

has_sidetable_rc

引用计数器是否过大无法存储在isa中

如果为1,那么引用计数会存储在一个叫SideTable的类的属性中

3.消息方法缓存

    Class内部结构中有个方法缓存(cache_t),在运行过程中,之前调用的方法会被加入到方法缓存列表中。用散列表(哈希表)来缓存曾经调用过的方法,可以提高方法的查找速度。

4.objc_msgSend执行流程

    OC中的消息调用,都是转换成objc_msgSend函数的调用。objc_msgSend的执行流程可以分成三个阶段:消息发送、动态方法解析、消息转发。

4.1消息发送的执行流程

1.判断receiver(消息接受者)是否为nil,如果是,直接退出

2.去class对象的cache(消息缓存)中查找方法,如果找到了该方法,执行方法,结束查找。

3.去class对象的class_rw_t(方法列表)中查找方法,如果找到了改方法,执行方法,结束查找,并将该方法加入到subClass的缓存列表中。

4.去class对象的superClass对象的cache(消息缓存)中查找方法,如果找到了改方法,执行方法,结束查找,并将该方法加入到subClass的缓存列表中。

5.去class对象的superClass中的class_rw_t(方法列表)中查找方法,如果找到了改方法,执行方法,结束查找,并将该方法加入到subClass的缓存列表中。

6.判断上层是否还有superClass,如果有,重复执行步骤4,5,如果没有,则进入动态方法解析阶段。

4.2动态方法解析的执行流程

1.判断是否进行过动态方法解析,如果已经进行解析,则直接进入消息转发阶段。

2.没有进行动态解析,先调用+resolveInstanceMethod:+resolveClassMethod:进行动态解析方法

3.动态解析过后,会重新走“消息发送”的流程。调用消息发送流程的步骤-2。

4.3消息转发

1.调用forwardingTargetForSelector:如果返回值不为nil,则调用objc_msgSend(返回值, SEL)

2.调用methodSignatureForSelector:方法,如果返回值不为nil,调用forwardInvocation:方法,开发者可以在forwardInvocation:方法中自定义任何逻辑。

3.如果上述两个函数都没有进行处理,则报错。doesNotRecognizeSelector:

注意:forwardingTargetForSelector:methodSignatureForSelector:和都有对象方法、类方法2个版本(前面可以是加号+,也可以是减号-

5.super的本质

super的调用,底层会调用objc_msgSendSuper2函数,接收两个参数:struct objc_spuer2 和SEL。

struct objc_spuer2结构体的结构为:id receiver(消息接受者) 和 class current_class (receiver的类对象)。

底层在进行[super xxx]函数的调用的时候,消息接受者是receiver,从 current_class (receiver的类对象)的method_list中开始查找方法,找到就进行调用。

6.Runtime API

6.1类

动态创建一个类(参数:父类,类名,额外的内存空间)

Class objc_allocateClassPair(Class superclass, const char *name, size_t extraBytes)

注册一个类(要在类注册之前添加成员变量)

void objc_registerClassPair(Class cls)

销毁一个类

void objc_disposeClassPair(Class cls)

获取isa指向的Class

Class object_getClass(id obj)

设置isa指向的Class

Class object_setClass(id obj, Class cls)

判断一个OC对象是否为Class

BOOL object_isClass(id obj)

判断一个Class是否为元类

BOOL class_isMetaClass(Class cls)

获取父类

Class class_getSuperclass(Class cls)

6.2成员变量

获取一个实例变量信息

Ivar class_getInstanceVariable(Class cls, const char *name)

拷贝实例变量列表(最后需要调用free释放)

Ivar *class_copyIvarList(Class cls, unsigned int *outCount)

设置和获取成员变量的值

void object_setIvar(id obj, Ivar ivar, id value)

id object_getIvar(id obj, Ivar ivar)

动态添加成员变量(已经注册的类是不能动态添加成员变量的)

BOOL class_addIvar(Class cls, const char * name, size_t size, uint8_t alignment, const char * types)

获取成员变量的相关信息

const char *ivar_getName(Ivar v)

const char *ivar_getTypeEncoding(Ivar v)

6.3属性

获取一个属性

objc_property_t class_getProperty(Class cls, const char *name)

拷贝属性列表(最后需要调用free释放)

objc_property_t *class_copyPropertyList(Class cls, unsigned int *outCount)

动态添加属性

BOOL class_addProperty(Class cls, const char *name, const objc_property_attribute_t *attributes,

                  unsigned int attributeCount)

动态替换属性

void class_replaceProperty(Class cls, const char *name, const objc_property_attribute_t *attributes,

                      unsigned int attributeCount)

获取属性的一些信息

const char *property_getName(objc_property_t property)

const char *property_getAttributes(objc_property_t property)

6.4方法

获得一个实例方法、类方法

Method class_getInstanceMethod(Class cls, SEL name)

Method class_getClassMethod(Class cls, SEL name)

方法实现相关操作

IMP class_getMethodImplementation(Class cls, SEL name)

IMP method_setImplementation(Method m, IMP imp)

void method_exchangeImplementations(Method m1, Method m2)

拷贝方法列表(最后需要调用free释放)

Method *class_copyMethodList(Class cls, unsigned int *outCount)

动态添加方法

BOOL class_addMethod(Class cls, SEL name, IMP imp, const char *types)

动态替换方法

IMP class_replaceMethod(Class cls, SEL name, IMP imp, const char *types)

获取方法的相关信息(带有copy的需要调用free去释放)

SEL method_getName(Method m)

IMP method_getImplementation(Method m)

const char *method_getTypeEncoding(Method m)

unsigned int method_getNumberOfArguments(Method m)

char *method_copyReturnType(Method m)

char *method_copyArgumentType(Method m, unsigned int index)

选择器相关

const char *sel_getName(SEL sel)

SEL sel_registerName(const char *str)

用block作为方法实现

IMP imp_implementationWithBlock(id block)

id imp_getBlock(IMP anImp)

BOOL imp_removeBlock(IMP anImp)

7.面试题相关

7.1什么是Runtime?平时项目中有用过么?

OC是一门动态性比较强的编程语言,允许很多操作推迟到程序运行时再进行

OC的动态性就是由Runtime来支撑和实现的,Runtime是一套C语言的API,封装了很多动态性相关的函数

平时编写的OC代码,底层都是转换成了Runtime API进行调用

7.2runtime在开发中的实际应用

1.利用关联对象(AssociatedObject)给分类添加属性

2.遍历类的所有成员变量(修改textfield的占位文字颜色、字典转模型、自动归档解档)

3.利用消息转发机制解决方法找不到的异常问题

4.访问私有成员变量,访问私有成员变量在xcode13以后将被禁止使用,直接崩溃


5.字典转模型:利用Runtime遍历所有的属性或者成员变量,利用KVC设值

6.替换方法实现,主要针对有系统类或者第三方库,通过method_exchangeImplementations函数进行方法交换,例如替换[UIImage imageName:]

截获所有的按钮的点击事件,截获NSMutableArray或者NSDictionary的add方法,防止添加的元素为nil。

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