Runtime相关runtime介绍Objective-C是一门动态性比较强的编程语言，跟C、C++等语言有着很大的不同

runtime介绍

Objective-C是一门动态性比较强的编程语言，跟C、C++等语言有着很大的不同 Objective-C的动态性是由Runtime API来支撑的 Runtime API提供的接口基本都是C语言的，源码由C\C++\汇编语言编写

Runtime数据结构

objc_object

objc_class

class_rw_t结构
- class_rw_t里面的methods、properties、protocols是二维数组，是可读可写的，包含了类的初始内容、分类的内容
class_ro_t结构
method_t结构
- method_t是对方法\函数的封装
cache_t结构
- Class内部结构中有个方法缓存（cache_t），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

OC对象的分类

实例对象

instance对象就是通过类alloc出来的对象，每次调用alloc都会产生新的instance对像。instance对象在内存中存储的信息包括

isa指针
其他成员变量

类对象

我们平时说的类,其实也是对象,称为类对象, 每个类在内存中有且只有一个class对象。class对象在内存中存储的信息主要包括

isa指针
superclass指针
类的属性信息（@property）
类的对象方法信息（instance method）
类的协议信息（protocol）
类的成员变量信息（ivar）

元类对象

每个类在内存中有且只有一个meta-class对象。meta-class对象和class对象的内存结构是一样的，但是用途不一样，在内存中存储的信息主要包括

isa指针
superclass指针
类的类方法信息（class method）

isa指向

instance的isa指向class
- 当调用对象方法时, 通过instance的isa找到class, 最后找到对象方法的实现进行调用
class的isa指向meta-class
- 当调用类方法时, 通过class的isa找到meta-class, 最后找到类方法的实现进行调用
meta-class的isa指向基类的meta-class

消息机制

OC的方法调用本质给方法调用者发送消息

消息传递

当消息接收者为空时, 直接返回, 结束objc_msgSend函数的调用
当消息接收者有值时, 查看缓存
如果方法没有被缓存过, 就会查询方法列表
当缓存中没有找到需要调用的方法时, 就会在方法列表中查找, 如果找到就会存到缓存cache中
方法存在cls->rw->methods中, 而methods是个二位数组, 所以需要进行遍历查询, 这里先拿到一维数组调用search_method_list函数查询
在一维数组中查找方法, 这里有两种情况
- 第一种: 方法列表已经排好序, 会通过findMethodInSortedMethodList函数查找，findMethodInSortedMethodList函数使用的是二分查找的方式查询方法
- 第二种: 方法列表没有排好序, 会一个一个遍历查找
当找到方法后, 会先将方法存储到cache中
如果在自己的类对象中没有找到需要调用的方法, 就会去查找父类中是否有该方法
- 1.查找时会一层一层遍历所有父类, 只要某个父类中找到方法, 就会结束查找
- 2.先从父类的缓存中找, 如果找到, 会先存到自己的cache中
- 3.如果父类的缓存中没有该方法, 就会从父类的方法列表中查找, 如果找到就会存入到自己的cache中, 并不会存入到父类的cache中
- 4.如果没找到, 就会通过for循环查看父类的父类中有没有方法, 依次类推, 只要找到就会结束查询, 并存到自己的cache中
如果最后还是没找到, 就会进入下一个阶段, 动态解析阶段

动态方法解析

当消息发送过程中,没有找到要调用的方法时, 就会进入动态方法解析阶段,
在动态方法解析过程中, 会根据类对象和元类对象进行判断, 分别处理
- 类对象调用resolveInstanceMethod:方法
- 元类对象调用resolveClassMethod:方法
我们可以在+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel方法中, 使用Runtime添加其他方法的实现

消息转发

当动态方法解析也没有找到需要调用的方法实现时, 就会进入消息转发阶段。调用的是forwardingTargetForSelector:方法
- 可以在+forwardingTargetForSelector:方法中设置消息转发的对象
- 因为objc_msgSend的原理是给消息接收者发送一条消息, 而这个消息是SEL类型的,并且不分是类方法(+)还是对象方法(-)
- 所以, 我们可以将消息接收者设置为实例对象
如果不实现+forwardingTargetForSelector:方法, 就会调用+methodSignatureForSelector:方法, 并调用+forwardInvocation:方法

super

super原理

super的底层调用了objc_msgSendSuper方法, 并传入两个参数
- __rw_objc_super: 结构体
  - receiver: 消息接收者
  - super_class: 从super_class开始查找调用的方法
- sel_registerName("run"): 方法SEL
```
struct objc_super {
   __unsafe_unretained _Nonnull id receiver;
   __unsafe_unretained _Nonnull Class super_class;
};
复制代码
```
从实际代码中可以看到, 这两个成员变量分别传入了self和[Person class]
所以消息接收者是self, 从[Person class]中开始查找方法

super含义

super的含义是, 查询方法的起点是父类, 不是本身的类对象
消息接收者是self, 不是父类对象
发送的消息是调用的方法

动态方法解析

@dynamic
- 动态运行时语言将函数决议推迟到运行时。
- 编译时语言在编译期进行函数决议。

方法交换

Runtime 应用

方法交换（Method Swizzle)
给分类（Category）添加属性
实现类的自动归档和自动解档
实现字典转模型

Runtime API

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)

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)
复制代码

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)
复制代码

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)

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)