最近在准备明年春招（实验室是NLP方向。。。平时还得水一水竞赛task，哎说多了都是泪）对于runtime平时用的比较少，只遇到如下几个情况： 1，第三方库的只给了.h文件，要实现方法的拓展（直接观察，获取方法列表，然后进行注入），后来发现没有加密的静态库也可以成功hook？好强大，不敢往下想了，微信自动抢红包的插件？ 2，为分类添加属性 3，拦截系统的方法，添加计数等新功能等但是面试面的真的好好好深啊！正好复习整理下，方便春招和以后查阅。

大神请自动掠过，小白是在为小白服务，程序员时间宝贵，不如吃鸡==

先上两张图帮助理解： runtime：主要用法（Jspatch请忽略，各位尽管Patch。。能通过算我的。。哈哈哈，图比较老了）

元类-父类以及实体的关系图：

##runtime是什么 runtime是属于OC的底层，是一套比较底层的纯C语言API, 属于1个C语言库, 包含了很多底层的C语言API，可以进行一些非常底层的操作(用OC是无法现实的, 不好实现)。在我们平时编写的OC代码中, 程序运行过程时, 其实最终都是转成了runtime的C语言代码, runtime算是OC的幕后工作者。 runtime中的C语言指针不用的时候需要free()掉，ARC对C语言指针没有办法，只能通过free()方法。

##头文件:

<objc/runtime.h>
<objc/message.h>

必备常识:

//类在runtime中的表示
struct objc_class {
    Class isa;//指针，顾名思义，表示是一个什么，
    //实例的isa指向类对象，类对象的isa指向元类

#if !__OBJC2__
    Class super_class;  //指向父类
    const char *name;  //类名
    long version;
    long info;
    long instance_size
    struct objc_ivar_list *ivars //成员变量列表
    struct objc_method_list **methodLists; //方法列表
    struct objc_cache *cache;//缓存,一种优化，调用过的方法存入缓存列表，下次调用先找缓存
    struct objc_protocol_list *protocols //协议列表
    #endif
} OBJC2_UNAVAILABLE;
/* Use `Class` instead of `struct objc_class *` */

[target doSomething];
会被转化成
objc_msgSend(target, @selector(doSomething));

Runtime的主要用法：

在OOP术语中，消息传递是指一种在对象之间发送和接收消息的通信模式。在Objective-C中，消息传递用于在调用类和类实例的方法，即接收者接收需要执行的消息。

1）消息机制，需要#import <objc/message.h>

执行实质：

如果调用的是类方法: 就会到类对象的isa指针指向的对象（也就是元类对象）中操作。

如果是实例方法: 1,先在相应操作的对象中的缓存方法列表中找调用的方法，如果找到，转向相应实现并执行。 2,如果没找到，在相应操作的对象中的方法列表中找调用的方法，如果找到，转向相应实现执行 3,如果没找到，去父类指针所指向的对象中执行1，2.以此类推，如果一直到根类还没找到，转向拦截调用。如果没有重写拦截调用的方法，抛出异常程序报错。

使用案例:

// 通过类名获取类
//注意Class实际上也是对象，所以同样能够接受消息，向Class发送alloc消息
//报错的话，需要修改Build Setting--> Apple LLVM 6.0 - Preprocessing--> Enable Strict Checking of objc_msgSend Calls  改为 NO
Student *student = [[Student alloc]init];
objc_msgSend(student,@selector(eat));
objc_msgSend(student, @selector(say:),@"这是一句要说的话！");

2）获取对象的所有属性，方法，成员变量，和遵循的协议(方法比较鸡肋)和添加属性、方法（第4点）等

ivar表示成员变量 class_addIvar class_addMethod class_addProperty class_addProtocol class_replaceProperty

unsigned int count;
    //获取student类的属性列表
    objc_property_t *propertyList = class_copyPropertyList([student class], &count);
    for (unsigned int i=0; i<count; i++) {
        const char *propertyName = property_getName(propertyList[i]);
        NSLog(@"property---->%@", [NSString stringWithUTF8String:propertyName]);
    }
    free(propertyList);
    //获取本类的方法列表
    Method *methodList = class_copyMethodList([self class], &count);
    for (unsigned int i= 0; i<count; i++) {
        Method method = methodList[i];
        NSLog(@"method---->%@", NSStringFromSelector(method_getName(method)));
    }
    free(methodList);
    //获取成员变量列表
    Ivar *ivarList = class_copyIvarList([student class], &count);
    for (unsigned int i= 0; i<count; i++) {
        Ivar myIvar = ivarList[i];
        const char *ivarName = ivar_getName(myIvar);
        NSLog(@"Ivar---->%@", [NSString stringWithUTF8String:ivarName]);
    }
    free(ivarList);

3）方法交换 Method Swizzling(适用场景：

已知类MyClass具有私有方法methodA；要求如何在不改变MyClass源码的基础上扩展methodA方法，使其在执行methodA方法的时候具有新增功能methodB或者拦截方法调用（Swizzle 黑魔法）,也可以说成进行替换) 比如：跟踪程序每个ViewController展示给用户的次数，可以通过Method Swizzling替换ViewDidAppear初始方法。创建一个UIViewController的分类，重写自定义的ViewDidAppear方法，并在其+load方法中实现ViewDidAppear方法的交换。

实现：借助Runtime的Method Swizzling（方法替换）以及Associated Object（关联对象）

Objective-C 提供了一下API用于动态替换类方法或者实例方法的实现：

class_replaceMethod 替换类方法的定义 method_exchangeImplementations 交换两个方法的实现（具体使用案例如下） method_setImplementation 设置一个方法的实现注：class_replaceMethod 试图替换一个不存在的方法时候，会调用class_addMethod为该类增加一个新方法

替换Student类的方法eat和say为：在Student+MyCategory分类中：

//替换方法, 必须在initialize方法中使用
+(void)initialize{
    Method eatMethod = class_getInstanceMethod([self class], @selector(eat));
    Method newEatMethod =class_getInstanceMethod([self class],@selector(newEat));
//SEL是方法的索引，IMP是真正的函数地址，因此替换函数，只要将SEL索引互换即可达到效果
    method_exchangeImplementations(eatMethod, newEatMethod);
    
    Method sayMethod = class_getInstanceMethod([self class], @selector(say:));
    Method newSayMethod =class_getInstanceMethod([self class],@selector(newSay));
    method_exchangeImplementations(sayMethod, newSayMethod);
}
-(void)newEat{
    NSLog(@"NewEat");
}
-(void)newSay{
    NSLog(@"NewSay");
}

4)动态添加方法和属性（这个就是Category添加属性的实现本质了）:

其中class_addMethod的四个参数分别是：

Class cls 给哪个类添加方法，本例中是self SEL name 添加的方法，本例中是重写的拦截调用传进来的selector。 IMP imp 方法的实现，C方法的方法实现可以直接获得。如果是OC方法，可以用+ (IMP)instanceMethodForSelector:(SEL)aSelector;获得方法的实现。 "v@:*"方法的签名，代表有一个参数的方法。

#pragma mark-运行时添加方法
//c语言方法
void runAddMethod(id self, SEL _cmd, NSString *string){
    NSLog(@"add C IMP %@", string);
}

//OC方法
-(void)runAddMethod2{
    NSLog(@"add OC IMP");
}

#pragma mark-动态添加方法
-(void)runTimeAddMethod{
    class_addMethod([self class], @selector(runAddMethod:), (IMP)runAddMethod, nil);
    
    IMP imp = [self methodForSelector:@selector(runAddMethod2)];
    class_addMethod([self class], @selector(runAddMethod2), imp, nil);
    
    objc_msgSend(self, @selector(runAddMethod:),@"this is a func add at runtime");
    objc_msgSend(self, @selector(runAddMethod2));
}

添加属性：(严格来说为分类添加属性必须要写setter和getter方法，不写的话程序内部只能通过runtime进行读取了)

static char targetKey;
static char actionNameKey;
static char parmatersKey;

-(void)addTarget:(id)target action:(SEL)action paramters:(id)paramters{
    //添加属性
    self.target = target;
    self.actionName = NSStringFromSelector(action);
    self.parameter = paramters;
}

-(void)setTarget:(id)target{
    objc_setAssociatedObject(self, &targetKey, target, OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC);
}

-(id)target{
    return objc_getAssociatedObject(self, &targetKey);
}

-(void)setActionName:(NSString *)actionName{
    objc_setAssociatedObject(self,&actionNameKey,actionName, OBJC_ASSOCIATION_COPY);
}

-(NSString *)actionName{
    return objc_getAssociatedObject(self, &actionNameKey);
}

-(void)setParameter:(id)parameter{
    objc_setAssociatedObject(self, &parmatersKey, parameter, OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC);
}

-(id)parameter{
    return objc_getAssociatedObject(self, &parmatersKey);
}

5）实现NSCoding的自动归档和自动解档

不用对每个属性edcode和decode了,如果几十个属性一个个的encode和decode真的很麻烦啊,使用运行时可以遍历出每个对象的属性,数组的方式遍历eccode,decode 如：

原来归档，就比较苦逼了，体力活儿。

6）消息转发：

如果你给一个对象发送他未定义的消息时，系统会抛出一个错误，但在错误抛出之前，运行时会给改对象发送forwardInvocation:消息，同时传递一个NSInvocation对象作为该消息的参数，NSInvocation对象包封装原始消息和对应的参数。你可以实现forwardInvocation:方法来对不能处理的消息做一些默认的处理，以避免程序崩溃，但正如该函数的名字一样，这个函数主要是用来将消息转发给其它对象。每一个对象都从NSObject类继承了forwardInvocation:方法，但在NSObject中，该方法只是简单的调用doesNotRecognizeSelector:，通过重写该方法你就可以利用forwardInvocation:将消息转发给其它对象。

为了转发一个消息，forwardInvocation:需要做的事：

确定消息该往哪发
同时发送对应的原始参数
消息可以通过invokeWithTarget:方法发送：

forwardInvocation:方法可以作为无法认识的消息的分发中心，将它们打包发给不同的接受者，或者作为一个中转站将所有消息发往同一个目的地。它可以将一个消息转换成另外的一个消息，或者只是单纯的把消息“吞下”，不对外响应和抛出错误，forwardInvocation:做什么取决于实现者。