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深入Objective-C的動態(tài)特性

作者：王巍
開發(fā) 后端
Objective-C具有相當(dāng)多的動態(tài)特性，基本的，也是經(jīng)常被提到和用到的有動態(tài)類型（Dynamic typing），動態(tài)綁定（Dynamic binding）和動態(tài)加載（Dynamic loading）。

Objective-C具有相當(dāng)多的動態(tài)特性，基本的，也是經(jīng)常被提到和用到的有動態(tài)類型（Dynamic typing），動態(tài)綁定（Dynamic binding）和動態(tài)加載（Dynamic loading）。

這些動態(tài)特性都是在Cocoa程序開發(fā)時非常常用的語言特性，而在這之后，OC在底層也提供了相當(dāng)豐富的運行時的特性，比如枚舉類屬性方法、獲取方法實現(xiàn)等等。雖然在平常的Cocoa開發(fā)中這些較底層的運行特性基本用不著，但是在某些情況下如果你知道這些特性并合理加以運用的話，往往能事半功倍～

動態(tài)特性基礎(chǔ)

1、動態(tài)類型

即運行時再決定對象的類型。這類動態(tài)特性在日常應(yīng)用中非常常見，簡單說就是id類型。id類型即通用的對象類，任何對象都可以被id指針?biāo)?，而在實際使用中，往往使用introspection來確定該對象的實際所屬類：

  1. id obj = someInstance;   
  2. if ([obj isKindOfClass:someClass])   
  3. { 
  4.     someClass *classSpecifiedInstance = (someClass *)obj; 
  5.     // Do Something to classSpecifiedInstance which now is an instance of someClass 
  6.     //... 
  7. } 

-isMemberOfClass: 是 NSObject 的方法，用以確定某個 NSObject 對象是否是某個類的成員。與之相似的為 -isKindOfClass:，可以用以確定某個對象是否是某個類或其子類的成員。這兩個方法為典型的introspection方法。在確定對象為某類成員后，可以安全地進行強制轉(zhuǎn)換，繼續(xù)之后的工作。

2、動態(tài)綁定

基于動態(tài)類型，在某個實例對象被確定后，其類型便被確定了。該對象對應(yīng)的屬性和響應(yīng)的消息也被完全確定，這就是動態(tài)綁定。在繼續(xù)之前，需要明確Objective-C中消息的概念。由于OC的動態(tài)特性，在OC中其實很少提及“函數(shù)”的概念，傳統(tǒng)的函數(shù)一般在編譯時就已經(jīng)把參數(shù)信息和函數(shù)實現(xiàn)打包到編譯后的源碼中了，而在OC中最常使用的是消息機制。調(diào)用一個實例的方法，所做的是向該實例的指針發(fā)送消息，實例在收到消息后，從自身的實現(xiàn)中尋找響應(yīng)這條消息的方法。

動態(tài)綁定所做的，即是在實例所屬類確定后，將某些屬性和相應(yīng)的方法綁定到實例上。這里所指的屬性和方法當(dāng)然包括了原來沒有在類中實現(xiàn)的，而是在運行時才需要的新加入的實現(xiàn)。在Cocoa層，我們一般向一個NSObject對象發(fā)送-respondsToSelector:或者-instancesRespondToSelector:等來確定對象是否可以對某個SEL做出響應(yīng)，而在OC消息轉(zhuǎn)發(fā)機制被觸發(fā)之前，對應(yīng)的類的+resolveClassMethod:和+resolveInstanceMethod:將會被調(diào)用，在此時有機會動態(tài)地向類或者實例添加新的方法，也即類的實現(xiàn)是可以動態(tài)綁定的。一個例子：

  1. void dynamicMethodIMP(id self, SEL _cmd)   
  2. { 
  3.     // implementation .... 
  4. } 
  5.  
  6.  
  7.  
  8. //該方法在OC消息轉(zhuǎn)發(fā)生效前被調(diào)用 
  9. + (BOOL) resolveInstanceMethod:(SEL)aSEL 
  10. {  
  11.     if (aSEL == @selector(resolveThisMethodDynamically)) { 
  12.         //向[self class]中新加入返回為void的實現(xiàn)，SEL名字為aSEL，實現(xiàn)的具體內(nèi)容為dynamicMethodIMP class_addMethod([self class], aSEL, (IMP) dynamicMethodIMP, “v@:”); 
  13.         return YES; 
  14.     } 
  15.     return [super resolveInstanceMethod:aSel]; 
  16. }   

當(dāng)然也可以在任意需要的地方調(diào)用class_addMethod或者method_setImplementation（前者添加實現(xiàn)，后者替換實現(xiàn)），來完成動態(tài)綁定的需求。

3、動態(tài)加載

根據(jù)需求加載所需要的資源，這點很容易理解，對于iOS開發(fā)來說，基本就是根據(jù)不同的機型做適配。最經(jīng)典的例子就是在Retina設(shè)備上加載@2x的圖片，而在老一些的普通屏設(shè)備上加載原圖。隨著Retina iPad的推出，和之后可能的Retina Mac的出現(xiàn)，這個特性相信會被越來越多地使用。

深入運行時特性

基本的動態(tài)特性在常規(guī)的Cocoa開發(fā)中非常常用，特別是動態(tài)類型和動態(tài)綁定。由于Cocoa程序大量地使用Protocol-Delegate的設(shè)計模式，因此絕大部分的delegate指針類型必須是id，以滿足運行時delegate的動態(tài)替換（在Java里這個設(shè)計模式被叫做Strategy？不是很懂Java，求糾正）。而Objective-C還有一些高級或者說更底層的運行時特性，在一般的Cocoa開發(fā)中較為少見，基本被運用與編寫OC和其他語言的接口上。但是如果有所了解并使用得當(dāng)?shù)脑?，在Cocoa開發(fā)中往往可以輕易解決一些棘手問題。

這類運行時特性大多由/usr/lib/libobjc.A.dylib這個動態(tài)庫提供，里面包括了對于類、實例成員、成員方法和消息發(fā)送的很多API，包括獲取類實例變量列表，替換類中的方法，為類成員添加變量，動態(tài)改變方法實現(xiàn)等，十分強大。完整的API列表和手冊可以在這里找到。雖然文檔開頭表明是對于Mac OS X Objective-C 2.0適用，但是由于這些是OC的底層方法，因此對于iOS開發(fā)來說也是完全相同的。

一個簡單的例子，比如在開發(fā)Universal應(yīng)用或者游戲時，如果使用IB構(gòu)建了大量的自定義的UI，那么在由iPhone版轉(zhuǎn)向iPad版的過程中所面臨的一個重要問題就是如何從不同的nib中加載界面。在iOS5之前，所有的UIViewController在使用默認(rèn)的界面加載時(init或者initWithNibName:bundle:)，都會走-loadNibNamed:owner:options:。而因為我們無法拿到-loadNibNamed:owner:options的實現(xiàn)，因此對其重載是比較困難而且存在風(fēng)險的。因此在做iPad版本的nib時，一個簡單的辦法是將所有的nib的命名方式統(tǒng)一，然后使用自己實現(xiàn)的新的類似-loadNibNamed:owner:options的方法將原方法替換掉，同時保證非iPad的設(shè)備還走原來的loadNibNamed:owner:options方法。使用OC運行時特性可以較簡單地完成這一任務(wù)。

代碼如下，在程序運行時調(diào)用+swizze，交換自己實現(xiàn)的loadPadNibNamed:owner:options和系統(tǒng)的loadNibNamed:owner:options，之后所有的loadNibNamed:owner:options消息都將會發(fā)為loadPadNibNamed:owner:options，由自己的代碼進行處理。

  1. +(BOOL)swizze { 
  2.     Method oldMethod = class_getInstanceMethod(self, @selector(loadNibNamed:owner:options:)); 
  3.     if (!oldMethod) { 
  4.         return NO; 
  5.     } 
  6.     Method newMethod = class_getInstanceMethod(self, @selector(loadPadNibNamed:owner:options:)); 
  7.     if (!newMethod) { 
  8.         return NO; 
  9.     } 
  10.     method_exchangeImplementations(oldMethod, newMethod); 
  11.     return YES; 
  12. }   

loadPadNibNamed:owner:options的實現(xiàn)如下，注意在其中的loadPadNibNamed:owner:options由于之前已經(jīng)進行了交換，因此實際會發(fā)送為系統(tǒng)的loadNibNamed:owner:options。以此完成了對不同資源的加載。

  1. -(NSArray *)loadPadNibNamed:(NSString *)name owner:(id)owner options:(NSDictionary *)options { 
  2.     NSString *newName = [name stringByReplacingOccurrencesOfString:@"@pad" withString:@""]; 
  3.     newName = [newName stringByAppendingFormat:@"@pad"]; 
  4.     //判斷是否存在 
  5.     NSFileManager *fm = [NSFileManager defaultManager]; 
  6.     NSString* filepath = [[NSBundle mainBundle] pathForResource:newName ofType:@”nib”]; 
  7.     //這里調(diào)用的loadPadNibNamed:owner:options:實際為為交換后的方法，即loadNibNamed:owner:options: 
  8.     if ([fm fileExistsAtPath:filepath]) { 
  9.         return [self loadPadNibNamed:newName owner:owner options:options]; 
  10.     } else { 
  11.         return [self loadPadNibNamed:name owner:owner options:options];  
  12.     } 
  13. }   

當(dāng)然這只是一個簡單的例子，而且這個功能也可以通過別的方法來實現(xiàn)。比如添加UIViewController的類別來重載init，但是這樣的重載會比較危險，因為你UIViewController的實現(xiàn)你無法完全知道，因此可能會由于重載導(dǎo)致某些本來應(yīng)有的init代碼沒有覆蓋，從而出現(xiàn)不可預(yù)測的錯誤。當(dāng)然在上面這個例子中重載VC的init的話沒有什么問題(因為對于VC，init的方法會被自動轉(zhuǎn)發(fā)為loadNibNamed:owner:options，因此init方法并沒有做其他更復(fù)雜的事情，因此只要初始化VC時使用的都是init的話就沒有問題)。但是并不能保證這樣的重載對于其他類也是可行的。因此對于實現(xiàn)未知的系統(tǒng)方法，使用上面的運行時交換方法會是一個不錯的選擇～

 

責(zé)任編輯：張偉 來源： 王巍的博客
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