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深入讨论ocruntime

2024-07-06 06:28:59   224人阅读

      oc是一门全动态语言，oc的一切都是基于runtime实现的。

　　为了能正确理解runtime，我们首先来由其他的语言引出动态的oc。

　　1.传统的面相过程的语言开发，例如c语言，编译器做到的是：把一份代码里的函数名称，转化为一个相对的内存地址，把调用这个函数的语句转换成一个jmp跳转指令，在程序运行的时候，调用语句可以正确跳到对应的函数地址，进行执行操作。

　　2.非动态的面向对象的语言，例如c++，相比较于c的编译器，c++的编译器在严格的c编译器的基础上增加了一层类处理的机制，把一个函数限制在它所处的class环境中，每次请求一个函数，就会先找到它的对象，参数，返回值等等，确定了这些之后在进行jmp跳转指令的执行。这样很多程序增加了灵活性同样一个函数调用会根据请求参数和类的环境返回完全不同的结果。增加类机制后，就模拟了现实世界的抽象模式，不同的对象有不同的属性和方法。同样的方法，不同的类有不同的行为！

　　3.希望得到更加灵活的操作，于是我们将静态面向对象语言的类的实现出去出来，做成一套完整运行阶段的检测环境，。这次再写编译器甚至保留部分代码里的sytax名称，名称错误检测，runtime环境注册所有全局的类，函数，变量等等信息等等，我们可以无限的为这个层增加必要的功能。调用函数时候，会先从这个运行时环境里检测所以可能的参数再做jmp跳转，这就是runtime。

　　更加详细的解释：

　　objective-c具有相当多的动态特性，基本的也是经常被提到和用到的有动态类型，动态绑定，动态加载。

　　这些动态特性都是在Cocoa程序开发中非常常用的语言特性，而且在底层oc更是提供了丰富的运行时特性，比如枚举类属性方法、获取方法实现等等。虽然在平常开发中的这些底层的运行时特性基本用不到，但是在某些情况下如果合理利用将会事半功倍的。

动态性语言的基础

　　1.动态类型

　　即运行时再决定对象的类型。这类动态特性在日常中非常常见，简单的说就是id类型。id类型即通用的对象类，任何对象都可以被id指针所指，而在实际运用中往往使用introspection来确定该对象的实际所属类：

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id obj = someInstance;
if ([obj isKindOfClass:someClass])
{
      someClass *classSpecifiedInstance = (someClass *)obj; 
}// Do Something to classSpecifiedInstance which now is an instance of someClass

　　-isKindOfClass: 是 NSObject 的方法,用于确定某个NSObject对象是否是某个类的成员。与之相似的为 -isMemberOfClass:，可以用以确定某个对象是否是某个类或其子类的成员。这两个方法为典型的introspection方法。在确定对象为某类成员后，可以安全地进行强制转换，继续之后的工作。

　　2.动态绑定

　　基于动态类型，在某个实例对象被确定后，其类型便被确定了。该对象对应的属性和相应的消息(方法selector等)也就确定了，这就是动态绑定。在继续之前，需要明确objective-c中的消息的概念。由于oc的动态特性，在oc中很少提及函数的概念，传统的函数一般在编译时就已经把参数信息和函数实现打包到编译后的源码中了，而在oc中最常使用的是消息机制。调用一个实例的方法，所做的是像该实例的指针发送消息，实例在收到消息之后，从自身的实现中寻找相应这条消息的方法。

　　而动态绑定所做的就是实例所属的类确定后，将某些属性和相应的方法绑定到实例上。这里所指的属性和方法当然包括了原来没有在类中实现的，而是在运行时才需要的新加入的实现。在Cocoa层次上，我们的事件相应一般都是像NSObject对象发送某个respondsToSelector:或者-instancesRespondToSelector:等来确定对象是否可以对SEL做出响应，而在OC消息转发机制被触发之前，对应的类的+resolveClassMethod:和+resolveInstanceMethod:将会被调用，在此时有机会动态地向类或者实例添加新的方法，也即类的实现是可以动态绑定的。

　　3、动态加载

根据需求加载所需要的资源，这点很容易理解，对于iOS开发来说，基本就是根据不同的机型做适配。最经典的例子就是在Retina设备上加载@2x的图片，而在老一些的普通屏设备上加载原图。随着Retina iPad的推出，和之后可能的Retina Mac的出现，这个特性相信会被越来越多地使用。

深入运行时特性

　　基本的动态特性在常规的Cocoa开发中非常常用，特别是动态类型和动态绑定。由于Cocoa程序大量地使用Protocol-Delegate的设计模式，因此绝大部分的delegate指针类型必须是id，以满足运行时delegate的动态替换。而Objective-C还有一些高级或者说更底层的运行时特性，在一般的Cocoa开发中较为少见，基本被运用与编写OC和其他语言的接口上。但是如果有所了解并使用得当的话，在Cocoa开发中往往可以轻易解决一些棘手问题。

　　这类运行时特性大多由/usr/lib/libobjc.A.dylib这个动态库提供，里面包括了对于类、实例成员、成员方法和消息发送的很多API，包括获取类实例变量列表，替换类中的方法，为类成员添加变量，动态改变方法实现等，十分强大。完整的API列表和手册可以在这里找到。虽然文档开头表明是对于Mac OS X Objective-C 2.0适用，但是由于这些是OC的底层方法，因此对于iOS开发来说也是完全相同的。

　　一个简单的例子是，在开发Universal应用或者游戏时，如果使用了大量的XIB构建了大量的自定义UI，那么在由iPhone版转向iPad版的过程中所面临的一个重要问题就是如何从不同的nib中加载界面。在iOS5之前，所有的UIViewController在使用默认的界面加载时(init或者initWithNibName:bundle:)，都会走-loadNibNamed:owner:options:。而因为我们无法拿到-loadNibNamed:owner:options的实现，因此对其重载是比较困难而且存在风险的。因此在做iPad版本的nib时，一个简单的办法是将所有的nib的命名方式统一，然后使用自己实现的新的类似-loadNibNamed:owner:options的方法将原方法替换掉，同时保证非iPad的设备还走原来的loadNibNamed:owner:options方法。使用OC运行时特性可以较简单地完成这一任务。

　　代码如下，在程序运行时调用+swizze，交换自己实现的loadPadNibNamed:owner:options和系统的loadNibNamed:owner:options，之后所有的loadNibNamed:owner:options消息都将会发为loadPadNibNamed:owner:options，由自己的代码进行处理。

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+(BOOL)swizze {
    Method oldMethod = class_getInstanceMethod(self, @selector(loadNibNamed:owner:options:));
    if (!oldMethod) {
        return NO;
    }
    Method newMethod = class_getInstanceMethod(self, @selector(loadPadNibNamed:owner:options:));
    if (!newMethod) {
        return NO;
    }
    method_exchangeImplementations(oldMethod, newMethod);
    return YES;
} 

　　loadPadNibNamed:owner:options的实现如下，注意在其中的loadPadNibNamed:owner:options由于之前已经进行了交换，因此实际会发送为系统的loadNibNamed:owner:options。以此完成了对不同资源的加载。

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(NSArray *)loadPadNibNamed:(NSString *)name owner:(id)owner options:(NSDictionary *)options {
    NSString *newName = [name stringByReplacingOccurrencesOfString:@"@pad" withString:@""];
    newName = [newName stringByAppendingFormat:@"@pad"];
    //判断是否存在
    NSFileManager *fm = [NSFileManager defaultManager];
    NSString* filepath = [[NSBundle mainBundle] pathForResource:newName ofType:@”nib”];
    //这里调用的loadPadNibNamed:owner:options:实际为为交换后的方法，即loadNibNamed:owner:options:
    if ([fm fileExistsAtPath:filepath]) {
        return [self loadPadNibNamed:newName owner:owner options:options];
    } else {
        return [self loadPadNibNamed:name owner:owner options:options];
    }
} 

　　当然这只是一个简单的例子，而且这个功能也可以通过别的方法来实现。比如添加UIViewController的类别来重载init，但是这样的重载会比较危险，因为你UIViewController的实现你无法完全知道，因此可能会由于重载导致某些本来应有的init代码没有覆盖，从而出现不可预测的错误。当然在上面这个例子中重载VC的init的话没有什么问题(因为对于VC，init的方法会被自动转发为loadNibNamed:owner:options，因此init方法并没有做其他更复杂的事情，因此只要初始化VC时使用的都是init的话就没有问题)。但是并不能保证这样的重载对于其他类也是可行的。因此对于实现未知的系统方法，使用上面的运行时交换方法会是一个不错的选择～


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