前言

Runtime 是OC作为动态语言的一大特性，在开发过程中围绕着这个特性我们可以做很多"黑魔法"般的事情，但是这是一个双刃剑，如果运用的好的话，确实会对程序有很大的帮助，但是如果滥用就会导致很多意想不到的情况。特别是在与三方库配合使用的时候，稍不留神就会引发灾难性的后果。今天来看下 Runtime 的实现逻辑。

Runtime 简述

在Runtime执行过程中，最重要的一个概念就是 isa。关于 isa 这个东西本篇不展开讲，简单理解为描述对象的指针就可以了。利用 Runtime 最大的作用就是在程序运行过程中动态替换对象的属性，方法等。知名的开源库 MJExtension就是是运用的Runtime的这些特性才得以实现的。

如果要知道Runtime的实现原理，就需要先简单了解一下 OC 中 Class的结构

Class 结构

Class的大概结构图就如下图所示:

runtime_class_struct.png

其中methods中的原属都为method_t对象，method_t是对方法/函数的封装,结构如下:

method_t.png

参数解释:

• IMP 代表函数的具体实现
  typedef id _Nullable (*IMP)(id _Nonnull, SEL _Nonnull, ...);
• SEL 代表方法/函数名，一般叫做选择器，底层结构和char *类似
  • 可以通过@selector()和sel_registerName()获得
  • 可以通过sel_getName()和NSStringFromSelector()转成字符串
  • 不同类中相同名字的方法所对应的方法选择器是相同的
    typedef struct objc_selector *SEL;
• types 包含了函数的返回值，参数编码和字符串

Code	Meaning
c	A char
i	An int
s	A short
l	A long l is treated as a 32-bit quantity on 64-bit programs
q	A long long
C	An unsigned char
I	An unsigned int
S	An unsigned short
L	An unsigned long
Q	An unsigned long long
f	float
d	double
B	A C++ bool or a C99 _Boll
v	A void
*	A character string(char *)
@	An object (whether statically typed or typed id)
#	A class object(Class)
:	A method selector(SEL)
[array type]	An array
{name=type...}	A structure
(name=type...)	A union
bnum	A bit field of num bits
^type	A pointer to type
?	An unknown type(among other things, this code is used for function pointers)

方法缓存

• 方法调用之后，如果没有缓存过，会缓存到缓存列表中去，父类的方法也会缓存到当前类的缓存列表中
• 缓存列表容量不够的时候，会进行扩容，扩容方式为当前容量X2
• 缓存列表扩容的时候，会清空当前已缓存的信息
• 缓存列表结构为散列表

实际运用

• json-model 转换 (获取类的属性)
• method-swizzle (class_addMethod，class_replaceMethod，method_exchangeImplementations 等方法)
• 分类添加属性 (主要使用关联对象的方法)

Runtime常用API

• 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)

• 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)

• 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)

• 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)

最后

以上就是本篇的内容，势必会有一些错误和遗漏，欢迎斧正～