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学习Runtime 笔记

1、Objective-C中类和实例对象

OC 中类的本质是一个结构体

NSObject类中存在一个Class类型的 isa 指针。我们在Xcode编写一个类继承于NSObject ，在用命令行 使用 xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc xx.m -o xx.cpp，将.m文件转成.cpp 文件，窥探NSObject的底层实现。 我们发现 typedef struce obj_object NSObject 定义的结构体，这大概就是 NSObject 的底层实现了，其实就是C语言中的结构体。

有继承关系的类

-- 定义一个Student 继承自 Person 的类，可以通过下图看到 Person和Student之间的关系

Objc 对象的分类

  OC中对象主要可以分成实例对象，类对象，元类对象 三种。

instance 对象（实例对象)

instance 对象就是通过类 alloc 出来的，实例对象中存储着一个 isa 指针和一些成员变量。

class 对象（类对象)

每个类有且只有一个类对象，class对象中存放着一个isa 指针，一个superclass指针，类的属性信息，类的对象方法信息，类的协议方法信息，类的成员变量信息等，其本质是一个 objc_class 的结构体。

meta-class 对象（元类对象)

每个类有且只有一个元类对象，元类对象的结构跟类对象是一样的，只不过用途不一样，可以通过 runtime的 class_isMetaClass 来验证某个类是不是元类，其本质是一个 objc_class的结构体。

isa 和 superclass

从上图我们可以看出：

• instance 的 isa 指针指向 class，class 的isa 指针指向 meta-class ，而 metaclass 的 isa 指针指向 root-class
• subclass 的 superclass 指针指向superclass，依次直到 root-class，root-class 的superclass 指针为 nil 。meta-class 的superclass 指针指向其 superclass的meta-class，依次到 rootclass ,rootclass的superclass指向rootclass的class。
• 而subclass 和 superclass的isa以及 meta-class 的isa指针皆指向 meta-class的rootclass
• instance 调用实例方法的轨迹：通过isa找class 找不到就通过superclass找父类。
• class 调用类对象的轨迹：通过 isa找meta-class，找不到就通过superclass找父类。

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Runtime

描述：OC是一门动态语言，会将程序的一些决定工作从编译期推迟到运行期，由于OC语言运行时的特性，所以其不只需要依赖编译器，还需要依赖运行时环境。 OC 语言在编译期都会被编译为C语言的Runtime代码，二进制执行中执行的都是C语言代码。而OC的类本质上都是结构体，在编译时都会以结构体的形式被编译到二进制中。Runtime 是一套由 C 、C++ 汇编实现的API，所有的方法调用，都叫做发消息。 Runtime 不只是一些 C语言的API ，它是由Class、Mete Class、Instance、Class Instance 组成，是一套完整的面向对象的数据结构，所以研究Runtime整体的对象模型，比研究API是怎么实现的更有意义。

###使用Runtime Runtime 是一个共享动态库，它的目录位于/usr/include/objc 由一系列的C函数和结构体构成。和Runtime系统发生交互的方式有三种，一般用前两种：

1. 使用OC源码，直接使用上层OC源码，底层会通过Runtime为其提供运行支持，上层不需要关心Runtime运行。
2. NSObject 在OC代码中绝大多数的类都是继承自NSObject的，NSProxy类例外。Runtime在NSObject中定义了一些基础操作，NSObject的子类也具备这些特性。
3. Runtime动态库 上层的 OC源码都是通过 Runtime实现的，我们一般不直接使用Runtime，直接和OC代码打交道就可以了。

IMP

-- 在Runtime中IMP 本质上就是一个函数指针，其定义如下。在IMP中两个默认的参数id和SEL，id也就是方法中的self，这和objc_msgSend() 函数传递的参数是一样的。

typedef  void() (*IMP)(void /* id, SEL ,  参数...*/)
//获取 IMP 有两个方法，可以根据传入的 SEL 获取到对应的IMP 
- (IMP)methodForSelector:(SEL)aSelector;// 实例对象可以调用，类对象也可以调用。
+ (IMP)instanceMethodForSelector:(SEL)aSelector;

//调用
- (void)getMethodName {
    // 创建C函数指针 用来接收IMP
    void(*function)(id,SEL,NSObject*);
    
    function = (void(*)(id, SEL, NSObject*)) [self methodForSelector:@selector(readView:)];
    
    function(self,@selector(readView:),UIColor.redColor);
}
- (void)readView:(UIColor *)color{
    self.view.backgroundColor = [UIColor redColor];
}

通过这些 API 可以进行一些优化操作，如果遇到大量的方法执行，可以通过 Runtime 获取到 IMP，直接调用 IMP 实现优化。 在获取和调用IMP的时候需要注意，每个方法默认都有两个隐藏参数（id,SEL），所以在函数声明的时候需要加上这两个隐藏参数，调用的时候也需要把相应的 对象 和SEL传进去，否则可能会导致Crash

IMP For Block

Runtime 还支持 Block 方式的回调，我们可以通过 Runtime的API ，将原来的方法回调改为Block 的回调。

// 类定义
- (void)testMethod:(NSString *)text;
// 类实现 
- (void)testMethod:(NSString *)tex{
    NSLog(@"父类%@",tex);
}

// 子类修改
   IMP function = imp_implementationWithBlock(^(id self,NSString *text){
         NSLog(@"%@",text);
    });
    const char *types = sel_getName(@selector(testMethod:));
    class_replaceMethod([subTestObject class],@selector(testMethod:),function,types);
    [self testMethod:@"hahahh"];
 

Method

Method 用来表示方法，其中包含SEL和IMP，Method结构定义如下

typedef struct method_t *Method;
struct method_t {
                   SEL name;
                   const char *types;
                   IMP imp;
}

在 Xcode 进行编译的时候，只会将 Xcode 的Compile Sources中.m声明的方法编译到 MethodList，而.h 文件中声明的方法对 Method List没有影响。

Property

在Runtime中定义了属性的结构体，用来表示对象中定义的属性，@Property 修饰符用来修饰属性，修饰后的属性为 objc_property_t 类型，其本质是 property_t 结构体。器结构体定义如下。

  typedef struct property_t *objc_property_t;
  struct property_t {
           const char *name;
           const char *attributes;
  }

可以通过 下面两个函数，分别获取对象的属性列表，和协议的属性列表。

    objc_property_t *class_copyPropertyList(Class cls, unsigned int *outCount)
    objc_property_t *protocol_copyPropertyList(Protocol *proto,unsigned int *outCount)

可以通过下面两个方法 传入指定的Class和propertyName, 获取对应的 objc_property_t属性结构体。

objc_property_t class_getProperty(Class cls, const char * name)
objc_property_t protocol_getProperty(Protocol *proto, const char*name BOOL isRequiredProperty, BOOL isInstanceProperty)

分析实例变量

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