前言

我們知道靜態(tài)語(yǔ)言在編譯時(shí)期，就已經(jīng)確定了函數(shù)的具體調(diào)用，而動(dòng)態(tài)語(yǔ)言要等到運(yùn)行時(shí)期才能真正確定調(diào)用哪個(gè)函數(shù); Objective-C 是一門(mén)動(dòng)態(tài)語(yǔ)言，它是通過(guò) Runtime 這個(gè)運(yùn)行時(shí)機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

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雖然說(shuō) Runtime 是相對(duì)于底層的機(jī)制，但是在項(xiàng)目過(guò)程中也經(jīng)常用來(lái)解決一些問(wèn)題。下面我們就來(lái)看看利用 Runtime 可以解決項(xiàng)目中什么問(wèn)題。

項(xiàng)目中用 Runtime 實(shí)現(xiàn)的功能

利用關(guān)聯(lián)對(duì)象為分類增加偽屬性

在項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)中，經(jīng)常會(huì)遇到要為已經(jīng)存在的類添加屬性。面對(duì)這種情況，我們一般都是創(chuàng)建一個(gè)分類，來(lái)實(shí)現(xiàn)為已有的類增加屬性，但是由于分類結(jié)構(gòu)的特殊性，在分類添加屬性，并不會(huì)為我們自動(dòng)創(chuàng)建實(shí)例變量和存儲(chǔ)方法。

首先我們要知道，常規(guī)定義一個(gè) @property，其實(shí)編譯器會(huì)為我們做三件事情：

• 生成實(shí)例變量 _property
• 生成 getter 方法
• 生成 setter 方法

但是，在分類中并不會(huì)幫我們?nèi)ド蓪?shí)例變量和存取方法，所以我們需要自己去實(shí)現(xiàn)存取方法，這里我們會(huì)通過(guò)關(guān)聯(lián)對(duì)象去將鍵值關(guān)聯(lián)到對(duì)象上面去，以下是代碼示例： 

@property (nonatomic, strong) NSString *title; 
 
- (NSString *)title { 
    return objc_getAssociatedObject(self, _cmd); 
} 
 
- (void)setTitle:(NSString *)title { 
    objc_setAssociatedObject(self, @selector(title), title, OBJC_ASSOCIATION_RETAIN); 
} 

這個(gè)我們暫時(shí)只講如何通過(guò)關(guān)聯(lián)對(duì)象為分類增加偽屬性，至于分類為什么不會(huì)為我們自動(dòng)添加實(shí)例變量和存取方法，以及關(guān)聯(lián)對(duì)象的實(shí)現(xiàn)原理等，我們會(huì)在后面的面試題繼續(xù)涉及到這一話題。

利用 Method Swizzling 交換方法

我們可以用 Method Swizzling 來(lái)交換兩個(gè)方法的實(shí)現(xiàn)，以便達(dá)到 Hook 的效果;例如交換 ViewController 生命周期方法來(lái)實(shí)現(xiàn)頁(yè)面埋點(diǎn)，或者在不影響原有的功能增加一些特殊的功能。

交換方法主要是利用到 Runtime 中的class_addMethod 、class_replaceMethod、method_exchangeImplementations 方法來(lái)實(shí)現(xiàn)的，以下是 Method Swizzling 代碼示例： 

/** 
 交換方法 
 */ 
+ (void)pxy_swizzleMethodWithOriginalSelector:(SEL)originalSelector swizzledSelector:(SEL)swizzledSelector { 
    Class class = [self class]; 
 
    SEL originalSeletor = originalSelector; 
    SEL swizzledSeletor = swizzledSelector; 
 
    Method originMethod = class_getInstanceMethod(class, originalSeletor); 
    Method swizzledMethod = class_getInstanceMethod(class, swizzledSeletor); 
 
    //先嘗試給源SEL添加IMP，這里是為了避免源SEL沒(méi)有實(shí)現(xiàn)IMP的情況 
    BOOL didAddMethod = class_addMethod(class, originalSeletor, method_getImplementation(swizzledMethod), method_getTypeEncoding(swizzledMethod)); 
    if (didAddMethod) { 
        //添加成功：說(shuō)明源SEL沒(méi)有實(shí)現(xiàn)IMP，將源SEL的IMP替換到交換SEL的IMP 
        class_replaceMethod(class, swizzledSeletor, method_getImplementation(originMethod), method_getTypeEncoding(originMethod)); 
    } else { 
        //添加失?。赫f(shuō)明源SEL已經(jīng)有IMP，直接將兩個(gè)SEL的IMP交換即可 
        method_exchangeImplementations(originMethod, swizzledMethod); 
    } 
} 

利用 class_copyIvarList 實(shí)現(xiàn) NSCoding 的自動(dòng)歸檔解檔

在利用 NSKeyedArchiver 歸檔解檔對(duì)象的時(shí)候，對(duì)象 Model 需要實(shí)現(xiàn) NSCoding 協(xié)議，并且要實(shí)現(xiàn) encodeWithCoder、initWithCoder 兩個(gè)方法，在這兩個(gè)方法中要為每個(gè)屬性進(jìn)行 code 和 encode，不然就會(huì) crash。

在項(xiàng)目開(kāi)發(fā)過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn) Model 中的屬性會(huì)變更，這個(gè)時(shí)候總是會(huì)忘記去修改對(duì)應(yīng)的屬性 code 和 encode，這里就會(huì)導(dǎo)致 crash;為了避免這個(gè)現(xiàn)象和讓 Model 中的方法更加簡(jiǎn)潔可控，這里我們會(huì)利用 class_copyIvarList 來(lái)獲取對(duì)象中的成員變量列表，然后利用 KVC 來(lái) code 和 encode。實(shí)例代碼如下：(這里我們將這個(gè)通用的代碼抽象成宏，這樣子在需要的 Model 中直接調(diào)用就可以了) 

#define PXYNSCodingRuntime_EncodeWithCoder(Class) \ 
unsigned int outCount = 0;\ 
Ivar *ivars = class_copyIvarList([Class class], &outCount);\ 
for (int i = 0; i < outCount; i++) {\ 
    Ivar ivar = ivars[i];\ 
    NSString *key = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getName(ivar)];\ 
    [aCoder encodeObject:[self valueForKey:key] forKey:key];\ 
}\ 
free(ivars);\ 
\ 
 
#define PXYNSCodingRuntime_InitWithCoder(Class)\ 
if (self = [super init]) {\ 
    unsigned int outCount = 0;\ 
    Ivar *ivars = class_copyIvarList([Class class], &outCount);\ 
    for (int i = 0; i < outCount; i++) {\ 
        Ivar ivar = ivars[i];\ 
        NSString *key = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getName(ivar)];\ 
        id value = [aDecoder decodeObjectForKey:key];\ 
        if (value) {\ 
            [self setValue:value forKey:key];\ 
        }\ 
    }\ 
    free(ivars);\ 
}\ 
return self;\ 
\ 
 
// 對(duì)應(yīng)調(diào)用 
- (void)encodeWithCoder:(NSCoder *)aCoder { 
    PXYNSCodingRuntime_EncodeWithCoder(Father) 
} 
- (nullable instancetype)initWithCoder:(NSCoder *)aDecoder { 
    PXYNSCodingRuntime_InitWithCoder(Father) 
} 

利用 objc_allocateClassPair、object_setClass 等 API 來(lái)實(shí)現(xiàn) KVO Block

在項(xiàng)目中，會(huì)經(jīng)常使用 KVO 來(lái)監(jiān)聽(tīng)某個(gè)屬性的變化。先給出系統(tǒng)調(diào)用的方式，添加監(jiān)聽(tīng)后，在 observeValueForKeyPath 方法中處理變化： 

- (void)addObserver:(NSObject *)observer forKeyPath:(NSString *)keyPath options:(NSKeyValueObservingOptions)options context:(nullable void *)context; 
 
 - (void)observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath ofObject:(id)object change:(NSDictionary<NSKeyValueChangeKey,id> *)change context:(void *)context { 
 NSLog(@"%@ 對(duì)象的 %@ 屬性改變了：%@",object,keyPath,change); 
 } 

但是在開(kāi)發(fā)過(guò)程中，有時(shí)候想將代碼增加內(nèi)聚性和在 observeValueForKeyPath 減少判斷，我們可以通過(guò) Runtime 來(lái)實(shí)現(xiàn)一個(gè) KVO Block，這樣調(diào)用地方即處理消息的地方，代碼上比較直觀，簡(jiǎn)單 API 如下： 

typedef void(^PXYKVOCompleteBlock)(id observer, NSString *keyPath, id oldValue, id newValue); 
 
/** 
 添加 KVO Block 
 */ 
- (void)pxy_addObserver:(NSObject *)observer forKeyPath:(NSString *)keyPath completeBlock:(PXYKVOCompleteBlock)completeBlock; 
 
/** 
 移除 KVO Block 
 */ 
- (void)pxy_removeObserver:(NSObject *)observer forKeyPath:(NSString *)keyPath; 

KVO 主要是動(dòng)態(tài)派生出一個(gè)中間類，然后在這個(gè)中間類處理相關(guān)通知邏輯，具體代碼可以 Demo 中的 NSObject+PXYKVO 具體實(shí)現(xiàn);

利用消息轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制實(shí)現(xiàn)多播委托(蹦床模式)

首先，在對(duì)象收到無(wú)法處理的消息之后，會(huì)執(zhí)行消息轉(zhuǎn)發(fā)，消息轉(zhuǎn)發(fā)有三個(gè)步驟：

• 調(diào)用 resolveInstanceMethod 方法。動(dòng)態(tài)方法解析，這里會(huì)給類使用 class_addMethod 來(lái)增加方法的機(jī)會(huì)。
• 調(diào)用 forwardingTargetForSelector 方法，看是否有備用接收者，將消息轉(zhuǎn)發(fā)給備用接收者處理。
• 調(diào)用 methodSignatureForSelector 和 forwardInvocation 方法，進(jìn)行完成的消息轉(zhuǎn)發(fā)。

如果經(jīng)過(guò)上面三個(gè)步驟，還不能正確處理消息，程序就會(huì)走 doesNotRecognizeSelector 方法，crash 掉。

蹦床模式：就是把一條消息 “反彈” 到另外一個(gè)對(duì)象，蹦床一般使用 forwardInvocation 來(lái)實(shí)現(xiàn)。

在項(xiàng)目開(kāi)發(fā)中，事件回調(diào)一般使用：Block、Delegate、NSNotificationCenter;但是在多個(gè)模塊需要監(jiān)聽(tīng)一個(gè)事件的場(chǎng)景：使用通知會(huì)將項(xiàng)目變得不可控，因?yàn)槿魏我粋€(gè)地方都可以監(jiān)聽(tīng)這個(gè)通知，在排查問(wèn)題的時(shí)候就會(huì)變得異常困難，這個(gè)時(shí)候我們可以使用多播委托，實(shí)現(xiàn)一對(duì)多回調(diào)。

大致原理：實(shí)現(xiàn)一個(gè)管理類，將需要回調(diào)的對(duì)象注冊(cè)進(jìn)來(lái)，然后將事件消息發(fā)送給這個(gè)管理類，由于這個(gè)管理類是沒(méi)有實(shí)現(xiàn)委托方法的，就不能正常處理這個(gè)消息，這個(gè)時(shí)候就會(huì)走消息轉(zhuǎn)發(fā)流程;然后我們通過(guò)消息轉(zhuǎn)發(fā)流程，將消息轉(zhuǎn)發(fā)到注冊(cè)進(jìn)來(lái)的對(duì)象中去，這樣子就要可以實(shí)現(xiàn)我們的多播委托了。

具體代碼可以看 Demo 中的 PXYMulticastDelegate 多播委托實(shí)現(xiàn)類。

總結(jié)

Objective-C 利用 Runtime 運(yùn)行時(shí)變成一門(mén)動(dòng)態(tài)語(yǔ)言，在開(kāi)發(fā)過(guò)程中，使用 Runtime 相關(guān) API 可以實(shí)現(xiàn)一些很強(qiáng)大的功能，這里我們簡(jiǎn)單講到使用 Runtime 完成為分類增加偽屬性、利用 Method SWizzling 來(lái) Hook 方法、實(shí)現(xiàn) NSCoding 自動(dòng)歸檔解檔、實(shí)現(xiàn) KVO Block、多播委托。

當(dāng)然還可以實(shí)現(xiàn)更多的功能，比如字典模型之間的轉(zhuǎn)換、頁(yè)面無(wú)侵入埋點(diǎn)、監(jiān)聽(tīng) App 網(wǎng)絡(luò)流量等等。

還有可以實(shí)現(xiàn)什么好玩的功能，歡迎留言，感激不盡。