初级 iOS 程序猿在实际项目开发中,很少有机会需要主动用到 runtime 相关的东西。
之前面试了不少同学,当我问”请说说你对 iOS 中 runtime 的理解” 时就懵逼了。其实作为小面试官,我也是很尴尬的。你简历上期望薪资都写 15k 了,那总不能指望面试一个小时,我都只跟你聊如何写界面吧?
我觉得当我问面试者:
“什么是 runtime ?”
这个问题时,如果能在以下三个方面做个简单的阐述,我觉得就基本合格了。
一、runtime 是什么?
首先 OC 是 C 语言的超集,因为 runtime 这个库使得C语言有了面向对象的能力:
OC 对象可以用C语言中的结构体表示,而方法可以用C函数来实现,这些结构体和函数被 runtime 函数封装后,我们就可以在程序运行时创建,检查,修改类、对象和它们的方法了。OC 是一门动态语言,它将很多静态语言在编译和链接时期做的事放到了运行时来处理。
这种特性意味着Objective-C不仅需要一个编译器,还需要一个运行时系统来执行编译的代码。这个运行时系统即Objc Runtime。Objc Runtime基本上是用C和汇编写的。
参考 南峰子: Objective-C Runtime 运行时之一:类与对象
二、runtime 有什么用?
我们写的代码在程序运行过程中都会被转化成 runtime 的C代码执行
OC的类、对象、方法在运行时,最终都转换成 C语言的 结构体、函数来执行。
可以在程序运行时创建,检查,修改类、对象和它们的方法。常用于:
– 获取类的方法列表/参数列表;
– 方法调用;
– 方法拦截、动态添加方法;
– 方法替换: method swizzling
– 关联对象,动态添加属性;
三、runtime 怎么用?
或者,说说你具体在项目中哪些地方用到过 runtime ?
runtime 的 API 提供了大量的函数来操作类和对象,如:
- 动态替换方法的实现、方法拦截:
class_replaceMethod
- 获取对象的属性列表:
class_copyIvarList
- 获取对象的方法列表:
class_copyMethodList
- 动态添加属性:
class_addProperty
- 动态添加方法:
class_addMethod
- 获取方法名:
method_getName
- 获取方法的实现:
class_getMethodImplementation
- 动态替换方法的实现、方法拦截:
具体应用:
- 给 category 添加属性:
给 UIAlertView 加 block 回调
- 给系统的方法做替换,插入代码:
替换 viewDidLoad 方法的实现,NSLog 出每一个出现页面的类名
- 给 category 添加属性:
「方法替换」demo:
声明一个People
类
@interface People : NSObject
- (void)run;
@end
@implementation People
- (void)run {
NSLog(@"People run");
}
@end
实现替换的方法
@implementation ViewController
// demo 是在当前类直接定义了一个方法,也可以用代码动态生成一个方法
- (void)runFast {
NSLog(@"People run fast");
}
/
* 替换 People 类中 run 方法的实现
*/
- (void)replacePeopleRunMethod {
Class peopleClass = NSClassFromString(@"People");
SEL peopleRunSel = @selector(run);
Method methodRun = class_getInstanceMethod(peopleClass, peopleRunSel);
// 获取 run 方法的参数 (包括了 parameter and return types)
char *typeDescription = (char *)method_getTypeEncoding(methodRun);
// 获取 runFast 方法的实现
IMP runFastImp = class_getMethodImplementation([self class], @selector(runFast));
// 给 People 新增 runFast 方法,并指向的当前类中 runFast 的实现
class_addMethod(peopleClass, @selector(runFast), runFastImp, typeDescription);
// 替换 run 方法为 runFast 方法
class_replaceMethod(peopleClass, peopleRunSel, runFastImp, typeDescription);
}
@end
调用
- (void)viewDidLoad {
[super viewDidLoad];
People *p1 = [[People alloc] init];
[p1 run];
[self replacePeopleRunMethod];
[p1 run];
}
输出如下:
2016-07-02 18:11:26.707 RuntimeDemo[26972:1726702] People run
2016-07-02 18:11:26.712 RuntimeDemo[26972:1726702] People run fast
注意,这里的方法替换是永久性的,只要程序不退出,以后无论在任何地方调用
[p1 run]
都只会调用runFast
的实现。
而且,method swizzling 方法并不适合写在这里,通常写在
+ (void)load
方法中,并且用dispatch_once
来进行调度。至于为什么,可以参考Objective-C +load vs +initialize。
相关注释:
// Method : 包含了一个方法的 方法名 + 实现 + 参数个数及类型 + 返回值个数及类型 等信息
// class_getInstanceMethod : 通过类名 + 方法名 获取一个 Method
// class_getMethodImplementation: 类名 + 方法名
// class_addMethod: 类名 + 方法名 + 方法实现 + 参数信息
// class_replaceMethod : 类型 + 替换的方法名 + 替换后的实现 + 参数信息
以上 demo 只是简单的在当前类ViewController
中,定义了一个runFast
方法,并用其替换了People
类中run
方法的实现。
这里需要先用 class_addMethod
,而不是直接用class_replaceMethod
,是为了做一层保护,因为如果 People
类没有实现 run
方法 ,但其父类实现了,那 class_getInstanceMethod 会返回父类的方法。
这样 method_exchangeImplementations 替换的是父类的那个方法,这当然不是你想要的。
所以我们先尝试添加 runFast
方法,如果已经存在,就用 method_exchangeImplementations
把原方法的实现跟新的方法实现给交换掉。否则用class_replaceMethod
来替换。
「方法替换」常规写法
上文 demo 中的写法,只是实现了方法替换的效果,但真正在项目中用的时候会存在一些问题,如调用时机、调用次数、替换失败等问题,所以,一般实战中写法如下:
#import "UIViewController+Logging.h"
#import <objc/runtime.h>
@implementation UIViewController (Logging)
+ (void)load {
static dispatch_once_t onceToken;
dispatch_once(&onceToken, ^{
Class targetClass = [self class];
SEL originalSelector = @selector(viewDidAppear:);
SEL swizzledSelector = @selector(swizzled_viewDidAppear:);
swizzleMethod(targetClass, originalSelector, swizzledSelector);
});
}
void swizzleMethod(Class class, SEL originalSelector, SEL swizzledSelector) {
Method originalMethod = class_getInstanceMethod(class, originalSelector);
Method swizzledMethod = class_getInstanceMethod(class, swizzledSelector);
IMP swizzledImp = method_getImplementation(swizzledMethod);
char *swizzledTypes = (char *)method_getTypeEncoding(swizzledMethod);
IMP originalImp = method_getImplementation(originalMethod);
char *originalTypes = (char *)method_getTypeEncoding(originalMethod);
BOOL success = class_addMethod(class, originalSelector, swizzledImp, swizzledTypes);
if (success) {
class_replaceMethod(class, swizzledSelector, originalImp, originalTypes);
}else {
// 添加失败,表明已经有这个方法,直接交换
method_exchangeImplementations(originalMethod, swizzledMethod);
}
}
- (void)swizzled_viewDidAppear:(BOOL)animation {
[self swizzled_viewDidAppear:animation];
NSLog(@"%@ viewDidAppear", NSStringFromClass([self class]));
}
@end
扩展 —— 用 Aspects 实现方法替换
上边 demo 中写了一大堆 runtime 的 api 在代码里,即不好阅读,也不便于维护。
这里有现成的方案:一个基于 swizzling method 的开源框架 Aspects 。
用 Aspects
来实现上文 demo 如下:
- (void)viewDidLoad {
[super viewDidLoad];
People *p1 = [[People alloc] init];
[p1 run];
[People aspect_hookSelector:@selector(run) withOptions:AspectPositionInstead usingBlock:^(id<AspectInfo> aspectInfo) {
NSLog(@"People aspect run fast");
} error:nil];
[p1 run];
输出:
2016-07-02 18:16:38.039 RuntimeDemo[26994:1730239] People run
2016-07-02 18:16:38.043 RuntimeDemo[26994:1730239] People aspect run fast
需要注意的是 Aspects
的 aspect_hookSelector:
方法中,AspectOptions
参数决定了方法替换的时机:
typedef NS_OPTIONS(NSUInteger, AspectOptions) {
AspectPositionAfter = 0, /// 原方法调用后 (default)
AspectPositionInstead = 1, /// 完全替换原方法
AspectPositionBefore = 2, /// 原方法调用前
AspectOptionAutomaticRemoval = 1 << 3 /// 在执行一次替换的方法后,就移除替换效果
};
Aspects
帮我们封装了 method swizzling
的过程,剩下的只管用就行了。
水平有限,有错误的地方,欢迎指正!