Runtime- 結合Demo, 讓你輕鬆搞定

摘要： Runtime.jpeg 關於 Runtime 的學習資料網上有很多了，但是大部分看起來有些晦澀難懂，看過一遍後讓人感覺有些走馬觀花, 還是理解不透 Runtime .所以趁著這幾天的空閒時間, 我對自己理解的 Runtime 總結了一下，專門寫了...

關於 Runtime 的學習資料網上有很多了，但是大部分看起來有些晦澀難懂，看過一遍後讓人感覺有些走馬觀花, 還是理解不透 Runtime .所以趁著這幾天的空閒時間, 我對自己理解的 Runtime 總結了一下，專門寫了一個 Demo , 主要講一些常用的方法功能，以實用為主，這樣才能更好更快的掌握 Runtime 的特性。結合著 Demo 學習會讓你更快掌握, 搞定後不論是在開發還是面試的時候, 我相信對您的作用會比較大

強烈建議 結合著 Demo 程式碼邊看程式碼邊看文件 iOSer/YTRuntimeDemo" target="_blank" rel="nofollow,noindex">Demo Github連結 。

一.Runtime簡介

我們應該都知道 Objective-C 是一門動態語言，它會將一些工作放在程式碼執行時才處理而並非編譯時。也就是說，有很多類和成員變數在我們編譯的時是不知道的，而在執行時，我們所編寫的程式碼會轉換成完整的確定的程式碼執行。

因此，只靠編譯器是不夠的，我們還需要一個執行時系統( Runtime system )來處理編譯後的程式碼。

Runtime 即我們通常叫的執行時，也就是程式在執行的時候做的事情。是 Objective-C 底層的一套 C 語言的API,是 iOS 內部的核心之一，我們平時編寫的 Objective-C 程式碼，底層都是基於它來實現的， Objective-C 程式碼編譯後，其實都是 Runtime 形式的 C 語言程式碼。

二.Runtime的作用

1.有些 Objective-C 不好實現的功能, 就可以使用 Runtime , 比如:

• 動態交換兩個方法的實現(常用於交換系統方法);
• 動態新增物件的成員變數和成員方法;
• 獲得某個類的所有成員變數及方法.

2.有時候專案中遇到很多具體的問題, 就需要使用 Runtime 來實現了,比如:

• iOS 黑魔法 Swizzle 的使用, 多用於攔截系統自帶的方法呼叫,比如攔截imageNamed:、viewDidLoad、alloc等；
• 實現分類 Category 中可以增加屬性;
• 實現NSCoding的自動歸檔和自動解檔；
• 實現字典和模型的自動轉換.

三.Runtime的使用

上面講的可能讓大家感覺還是不好理解, 比較書面, 下面我結合著具體的 Demo 來詳細上面說到的功能. 強烈建議 結合著 Demo 程式碼邊看程式碼邊看文件 Demo Github連結 .

1. iOS 黑魔法 Swizzle

要使用 Swizzle , 首先需要引入標頭檔案 <objc/runtime.h> .

交換兩個方法的實現方法是:

void method_exchangeImplementations(Method m1 , Method m2)

• 交換自定義類的方法實現

  建立一個 Man 類, 類中實現下面兩個方法, 同時需要在.h中宣告.

+ (void)eat {
NSLog(@"吃");
}

+ (void)drink {
NSLog(@"喝");
}

在使用這個 Man 類的時候, 呼叫方法:

[Man eat];
[Man drink];

打印出來的結果, 會先列印 吃 , 然後列印 喝 .

接下來使用 Swizzle , 交換兩個方法的實現, 獲取類方法使用 class_getClassMethod ，獲取物件方法使用 class_getInstanceMethod .

// 獲取兩個類的類方法
Method m1 = class_getClassMethod([Man class], @selector(eat));
Method m2 = class_getClassMethod([Manclass], @selector(drink));
// 開始交換方法實現
method_exchangeImplementations(m1, m2);
// 交換後，還是先呼叫 eat,然後呼叫 drink
[Man eat];
[Man drink];

打印出來的結果是, 先列印 喝 , 再列印 吃 , 能夠很明顯的看出呼叫的還是這兩個方法, 但方法的實現已經交換.

• 系統方法的攔截交換

比如遇到需求 iOS9 以上的版本需要使用另一套圖片, 這時候需要在一個個使用的地方判斷版本來載入不同的圖片嗎? 這樣會不會太繁瑣呢? 有好的解決方法嗎?

這時候就可以使用 Swizzle , 來攔截 UIImage 的 imageName 這個載入圖片的系統方法, 來交換成我們自己的方法.

(1) 建立一個 UIImage 的分類:（UIImage+Category）;

(2) 在分類中實現一個自定義方法，方法中寫要在系統方法中加入的語句，比如版本判斷修改圖片名;

//自定義方法
+ (UIImage *)yt_ImageNamed:(NSString *)name {
double version = [[UIDevice currentDevice].systemVersion doubleValue];
if (version >= 9.0) {
name = [name stringByAppendingString:@"_ios9"];
}
return [UIImage yt_ImageNamed:name]; //方法交換後, 呼叫imageNamed方法, 讓有載入圖片的功能
}

注: 在自定義方法最後需要呼叫系統的 imageNamed 方法, 來實現載入圖片的功能, 因為交換了方法實現, 所以這裡呼叫的是交換後的自定義方法, 其實呼叫的是系統的 imageNamed 方法, 這裡需要想想理解一下.

(3) Category 中重寫 UIImage 的 load 方法，實現方法的交換（只要能讓其執行一次方法交換語句，load再合適不過了）

攔截交換:

+ (void)load {
//獲取兩個類的類方法
Method m1 = class_getClassMethod([UIImage class], @selector(imageNamed:));
Method m2 = class_getClassMethod([UIImage class], @selector(yt_ImageNamed:));
//開始交換方法實現
method_exchangeImplementations(m1, m2); //注 在使用中, 如果iOS9以上版本使用另一版本的圖片, 就可以交換系統的方法, 直接使用 imageNamed方法, 呼叫的是yt_ImageNamed的實現
}

這樣就實現了攔截交換系統方法的功能, 在專案中遇到類似的問題可以靈活運用.

2.分類 Category 中建立屬性

大家都知道, 一般情況下在 iOS 分類中是無法設定屬性的，如果在分類的宣告中寫 @property 只能為其生成 get 和 set 方法的宣告，但無法生成成員變數，就是雖然點語法能調用出來，但程式執行後會crash.

針對分類中建立屬性, Runtime 可以巧妙的實現,使用一下方法:

void objc_setAssociatedObject(id object , const void *key ,id value ,objc_AssociationPolicy policy)

講需要設定的屬性值繫結到當前類即可, 具體步驟如下:

(1).建立一個分類 Category ，比如給任何一個物件都新增一個 name 屬性，就是 NSObject 新增分類（ NSObject+Category ）;

(2).先在.h 中 @property 宣告出 get 和 set 方法，方便點語法呼叫;

@interface NSObject (Category)

@property (nonatomic, copy) NSString *name; //宣告屬性, 系統生成set和get方法,方便點語法呼叫

@end

(3).在.m 中重寫 name 的 set 和 get 方法，內部利用 Runtime 給屬性賦值和取值.

#import "NSObject+Category.h"
#import <objc/runtime.h>

//.m中重寫set和get方法, 內部利用runtime給屬性賦值和取值
@implementation NSObject (Category)

char nameKey; //用於取值的key

//set
- (void)setName:(NSString *)name{
//將name值和物件關聯起來, 將name值儲存到當前物件中
/*引數:
object: 給哪個物件設定屬性;
key: 一個屬性對應一個key, 儲存後需要通過這個key取出值, key可為double,int等任意型別, 建議用char可節省位元組;
value: 給屬性設定的值;
policy: 儲存策略 (assign, copy, retain);
*/
objc_setAssociatedObject(self, &nameKey, name, OBJC_ASSOCIATION_COPY);
}

//get
- (NSString *)name{
return objc_getAssociatedObject(self, &nameKey);
}

@end

3.獲取類的所有成員變數

一個物件在歸檔和解檔的 encodeWithCoder 和 initWithCoder: 方法中需要該物件所有的屬性進行 decodeObjectForKey: 和 encodeObject: ，一般情況下需要對每個屬性都寫歸解檔, 新增或刪除屬性對應也要修改, 十分的不方便, 但是通過 Runtime 我們宣告中無論寫多少個屬性，都不需要再修改實現中的程式碼了。

(1)比如一個 Person 類,需要對它的成員變數進行歸解檔, 步驟如下:

• 通過 runtime 獲取當前所有成員變數名, 然後獲取到各個變數值, 以變數名為 key 進行歸檔:

//歸檔
- (void)encodeWithCoder:(NSCoder *)coder
{
[super encodeWithCoder:coder];

//獲取所有成員變數
unsigned int outCount = 0;
/*
引數:
1.哪個類
2.接收值的地址, 用於存放屬性的個數
3.返回值: 存放所有獲取到的屬性, 可調出名字和型別
*/
Ivar *ivarArray = class_copyIvarList([self class], &outCount);

for (int i = 0; i < outCount; i++) {
Ivar ivar = ivarArray[i];
//將每個成員變數名轉換為NSString物件型別
NSString *key = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getName(ivar)];

//忽略不需要歸檔的屬性
if ([[self ignoredNames] containsObject:key]) {
continue; //跳過本次迴圈
}

//通過成員變數名, 取出成員變數的值
id value = [self valueForKey:key];
//再把值歸檔
[coder encodeObject:value forKey:key];
//這兩部就相當於 [coder encodeObject: @(self.name) forKey:@"_name"];
}
free(ivarArray);
}

• 通過 runtime 獲取到所有成員變數名, 以變數名為 key 解檔取出值:

//解檔
- (instancetype)initWithCoder:(NSCoder *)coder
{
self = [super initWithCoder:coder];
if (self) {
//獲取所有成員變數
unsigned int outCount = 0;

Ivar *ivarArray = class_copyIvarList([self class], &outCount);

for (int i = 0; i < outCount; i++) {
Ivar ivar = ivarArray[i];
//獲取每個成員變數名並轉換為NSString物件型別
NSString *key = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getName(ivar)];

//忽略不需要解檔的屬性
if ([[self ignoredNames] containsObject:key]) {
continue;
}

//根據變數名解檔取值, 無論是什麼型別
id value = [coder decodeObjectForKey:key];
//取出的值再設定給屬性
[self setValue:value forKey:key];
//這兩步相當於以前的 self.name = [coder decodeObjectForKey:@"_name"];
}
free(ivarArray); //釋放記憶體
}
return self;
}

以上就實現了利用 runtime 進行歸解檔, 比之前一個個變數進行方便了很多, 但是在實際的運用中, 如果遇到一個類需要歸解檔就這樣寫, 多個需要重複寫, 這時候可以 在 NSObject 的分類中時間歸解檔, 這樣各個類使用時候只需要簡單的幾句就可以實現, 步驟如下:

(1).為 NSObject 建立分類, 並在 .h 中宣告歸解檔的方法, 便於子類的使用;

@interface NSObject (Extension)

- (NSArray *)ignoredNames;
- (void)encode:(NSCoder *)aCoder; //重寫方法, 避免覆蓋系統方法
- (void)decode:(NSCoder *)aDecoder;

@end

(2)歸檔:

- (void)encode:(NSCoder *)aCoder{

//一層層父類往上查詢, 對父類的屬性執行歸解檔方法
Class c = self.class;
while (c && c != [NSObject class]) {

unsigned int outCount = 0;
Ivar *ivarArray = class_copyIvarList([self class], &outCount);

for (int i = 0; i < outCount; i++) {
Ivar ivar = ivarArray[i];
NSString *key = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getName(ivar)];

//如果有實現該方法再去呼叫
if ([self respondsToSelector:@selector(ignoredNames)]) {
if ([[self ignoredNames] containsObject:key]) {
continue;
}
}

id value = [self valueForKey:key];
[aCoder encodeObject:value forKey:key]; //歸檔
}
free(ivarArray);
c = [c superclass]; //向上查詢父類
}

}

(3).解檔:

- (void)decode:(NSCoder *)aDecoder{

Class c = self.class;
while (c && c != [NSObject class]) {

unsigned int outCount = 0;
Ivar *ivarAaary = class_copyIvarList([self class], &outCount);

for (int i = 0; i < outCount; i++) {
Ivar ivar = ivarAaary[i];
NSString *key = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getName(ivar)];

if ([self respondsToSelector:@selector(ignoredNames)]) {
if ([[self ignoredNames] containsObject:key]) {
continue;
}
}

id value = [aDecoder decodeObjectForKey:key];
[self setValue:value forKey:key]; //解檔並賦值
}
free(ivarAaary);
c = [c superclass];
}

}

上面的程式碼宣告的方法, 我換了一個方法名（不然會覆蓋系統原來的方法！），同時加了一個忽略屬性方法是否被實現的判斷，便於在使用時候對不需要進行歸解檔的屬性進行判斷, 同時還加上了對父類屬性的歸解檔迴圈。

這樣再使用之後只需要簡單的幾行程式碼就可以實現歸解檔, 例如對 Cat 類進行歸解檔:

@implementation Car

//設定需要忽略的屬性
- (NSArray *)ignoredNames{
return @[@"head"];
}

//在系統方法中呼叫自定義方法
- (instancetype)initWithCoder:(NSCoder *)coder
{
self = [super init];
if (self) {
[self decode:coder];
}
return self;
}

- (void)encodeWithCoder:(NSCoder *)coder
{
[self encode:coder];
}

@end

4.字典轉模型

一般我們都是使用 KVC 進行字典轉模型，但是它還是有一定的侷限性，例如：模型屬性和鍵值對對應不上會crash（雖然可以重寫 setValue:forUndefinedKey: 方法防止報錯），模型屬性是一個物件或者陣列時不好處理等問題，所以無論是效率還是功能上，利用 runtime 進行字典轉模型都是比較好的選擇.

字典轉模型我們需要考慮三種特殊情況：

1.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（模型的屬性是一個數組，陣列中是一個個模型物件）.

針對上面的三種特殊情況，我們一個個詳解下處理過程.

(1).先是字典的 key 和模型的屬性不對應的情況。

不對應的情況有兩種，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,程式碼如下:

- (void)setDict:(NSDictionary *)dict {

Class c = self.class;
while (c &&c != [NSObject class]) {

unsigned int outCount = 0;
Ivar *ivars = class_copyIvarList(c, &outCount);
for (int i = 0; i < outCount; i++) {
Ivar ivar = ivars[i];
NSString *key = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getName(ivar)];

// 成員變數名轉為屬性名（去掉下劃線 _ ）
key = [key substringFromIndex:1];
// 取出字典的值
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,這時候判斷值是nil的話, 忽略這個模型的屬性即可.
if (value == nil) continue;

// 將字典中的值設定到模型上
[self setValue:value forKeyPath:key];
}
free(ivars);
c = [c superclass];
}
}

(2).模型屬性是另外一個模型物件的情況, 這時候我們就需要利用 runtime 的 ivar_getTypeEncoding 方法獲取模型物件型別，對該模型物件型別再進行字典轉模型，也就是進行遞迴，需要注意的是我們要排除系統的物件型別，例如NSString，下面的方法中我添加了一個類方法方便遞迴。

#import "NSObject+JSONExtension.h"
#import <objc/runtime.h>

@implementation NSObject (JSONExtension)

- (void)setDict:(NSDictionary *)dict {

Class c = self.class;
while (c &&c != [NSObject class]) {

unsigned int outCount = 0;
Ivar *ivars = class_copyIvarList(c, &outCount);
for (int i = 0; i < outCount; i++) {
Ivar ivar = ivars[i];
NSString *key = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getName(ivar)];

// 成員變數名轉為屬性名（去掉下劃線 _ ）
key = [key substringFromIndex:1];
// 取出字典的值
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
if (value == nil) continue;

// 獲得成員變數的型別
NSString *type = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getTypeEncoding(ivar)];

// 如果屬性是物件型別
NSRange range = [type rangeOfString:@"@"];
if (range.location != NSNotFound) {
// 那麼擷取物件的名字（比如@"Dog"，擷取為Dog）
type = [type substringWithRange:NSMakeRange(2, type.length - 3)];
// 排除系統的物件型別
if (![type hasPrefix:@"NS"]) {
// 將物件名轉換為物件的型別，將新的物件字典轉模型（遞迴）
Class class = NSClassFromString(type);
value = [class objectWithDict:value];
}
}

// 將字典中的值設定到模型上
[self setValue:value forKeyPath:key];
}
free(ivars);
c = [c superclass];
}
}

+ (instancetype )objectWithDict:(NSDictionary *)dict {
NSObject *obj = [[self alloc]init];
[obj setDict:dict];
return obj;
}

(3).第三種情況是模型的屬性是一個數組，陣列中是一個個模型物件,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，進而對陣列中每個資料遍歷並字典轉模型，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陣列中模型的型別, 這樣就可以對陣列中的資料進行字典轉模型.

在分類中聲明瞭 arrayObjectClass 方法, 子類呼叫返回陣列中模型的型別即可.

@interface NSObject (JSONExtension)

- (void)setDict: (NSDictionary *)dict;
+ (instancetype)objectWithDict: (NSDictionary *)dict;

//告訴陣列中都是什麼型別的模型物件
- (NSString *)arrayObjectClass;

@end

然後進行字典轉模型:

#import "NSObject+JSONExtension.h"
#import <objc/runtime.h>

@implementation NSObject (JSONExtension)

- (void)setDict:(NSDictionary *)dict{

Class c = self.class;
while (c && c != [NSObject class]) {
unsigned int outCount = 0;
Ivar *ivarArray = class_copyIvarList([self class], &outCount);

for (int i = 0; i < outCount; i++) {
Ivar ivar = ivarArray[i];
NSString *key = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getName(ivar)];

//成員變數名轉為屬性名(去掉下劃線_)
key = [key substringFromIndex:1];
//取出字典的值
id value = dict[key];

//如果模型屬性數量大於字典鍵值對數量,則key對應dict中沒有值, 模型屬性會被賦值為nil而報錯
if (value == nil) {
continue;
}

//獲得成員變數的型別
NSString *type = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getTypeEncoding(ivar)];

//如果屬性是物件型別
NSRange range = [type rangeOfString:@""];
if (range.location != NSNotFound) {
//那麼擷取物件的名字(比如@"Dog", 擷取為Dog)
type = [type substringWithRange:NSMakeRange(2, type.length - 3)];
//排除系統的物件型別
if (![type hasPrefix:@"NS"]) {
//將物件名轉換為物件的型別, 將新的物件字典轉模型(遞迴)
Class class = NSClassFromString(type);
value = [class objectWithDict:value];
}else if ([type isEqualToString:@"NSArray"]){
//如果是陣列型別, 將陣列中的每個模型進行字典轉模型
NSArray *array = (NSArray *)value;
NSMutableArray *mArray = [NSMutableArray array];//先建立一個臨時陣列存放模型

//獲取到每個模型的型別
id class;
if ([self respondsToSelector:@selector(arrayObjectClass)]) {
NSString *classStr = [self arrayObjectClass];
class = NSClassFromString(classStr);
}else{
NSLog(@"陣列內模型是未知型別");
return;
}

//將陣列中的所有模型進行字典轉模型
for (int i = 0; i < array.count; i++) {
[mArray addObject:[class objectWithDict:value[i]]];
}

value = mArray;
}
}

//將字典中的值設定到模型上
[self setValue:value forKey:key];
}
}

}

+ (instancetype)objectWithDict:(NSDictionary *)dict{
NSObject *obj = [[self alloc] init];
[obj setDict:dict];
return obj;
}

@end

以上介紹了幾點 Runtime 的特性, 並結合我們開發中可能遇到的情況就行講解, 這樣大家可以更好的理解, 建議大家對照著我的 Demo 詳細看下, 自己也試一試, 只有自己動手才能真正的理解.

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