runtime简介
因为objective-c是一门动静语言，也就是说只有编译器是不够的，还须要一个运行时零碎（runtime system）来执行编译后的代码。这是整个objective-c运行框架的一块基石。runtime简称运行时。其中最次要的就是音讯机制。对于编译期语言，会在编译的时候决定调用哪个函数。对于OC的函数，是动静调用的，在编译的时候并不能决定真正调用哪个函数，只有在运行时才会依据函数的名称找到对应的函数来调用。runtime的作用
Objc 在三种层面上与 Runtime 零碎进行交互： 1. 通过 Objective-C 源代码 2. 通过 Foundation 框架的 NSObject 类定义的办法 3. 通过对 Runtime 库函数的间接调用runtime源码
苹果和GNU各自保护一个开源的runtime版本，这两个版本之间都在致力的保持一致。都是运行时的头文件，其中次要应用的函数定义在message.h和runtime.h这两个文件中。通过 Foundation 框架的 NSObject 类定义的办法
Cocoa 程序中绝大部分类都是 NSObject 类的子类，所以都继承了 NSObject 的行为。(NSProxy 类是个例外，它是个形象超类)-class办法返回对象的类；-isKindOfClass:和-isMemberOfClass:办法查看对象是否存在于指定的类的继承体系中(是否是其子类或者父类或者以后类的成员变量)；-respondsToSelector:查看对象是否响应指定的音讯；-conformsToProtocol:查看对象是否实现了指定协定类的办法；-methodForSelector:返回指定办法实现的地址。
通过对 Runtime 库函数的间接调用
Runtime 零碎是具备公共接口的动静共享库。头文件寄存于/usr/include/objc目录下，这意味着咱们应用时只须要引入objc/Runtime.h头文件即可。
许多函数能够让你应用纯 C 代码来实现 Objc 中同样的性能。除非是写一些 Objc 与其余语言的桥接或是底层的 debug 工作，你在写 Objc 代码时个别不会用到这些 C 语言函数。对于公共接口都有哪些，前面会讲到。我将会参考苹果官网的 API 文档。
Runtime的术语的数据结构
SEL
它是selector在 Objc 中的示意(Swift 中是 Selector 类)。selector 是办法选择器，其实作用就和名字一样，日常生活中，咱们通过人名分别谁是谁，留神 Objc 在雷同的类中不会有命名雷同的两个办法。selector 对办法名进行包装，以便找到对应的办法实现。它的数据结构是：
typedef struct objc_selector *SEL;咱们能够看出它是个映射到办法的 C 字符串，你能够通过 Objc 编译器器命令@selector() 或者 Runtime 零碎的 sel_registerName 函数来获取一个 SEL 类型的办法选择器。
id
id 是一个参数类型，它是指向某个类的实例的指针。定义如下：
typedef struct objc_object *id;struct objc_object { Class isa; };以上定义，看到 objc_object 构造体蕴含一个 isa 指针，依据 isa 指针就能够找到对象所属的类。
Class
typedef struct objc_class *Class;Class 其实是指向 objc_class 构造体的指针。objc_class 的数据结构如下：
struct objc_class { Class isa OBJC_ISA_AVAILABILITY;#if !__OBJC2__ Class super_class OBJC2_UNAVAILABLE; const char *name OBJC2_UNAVAILABLE; long version OBJC2_UNAVAILABLE; long info OBJC2_UNAVAILABLE; long instance_size OBJC2_UNAVAILABLE; struct objc_ivar_list *ivars OBJC2_UNAVAILABLE; struct objc_method_list **methodLists OBJC2_UNAVAILABLE; struct objc_cache *cache OBJC2_UNAVAILABLE; struct objc_protocol_list *protocols OBJC2_UNAVAILABLE;#endif} OBJC2_UNAVAILABLE;从 objc_class 能够看到，一个运行时类中关联了它的父类指针、类名、成员变量、办法、缓存以及从属的协定。
其中 objc_ivar_list 和 objc_method_list 别离是成员变量列表和办法列表：
// 成员变量列表struct objc_ivar_list { int ivar_count OBJC2_UNAVAILABLE;#ifdef __LP64__ int space OBJC2_UNAVAILABLE;#endif /* variable length structure */ struct objc_ivar ivar_list[1] OBJC2_UNAVAILABLE;} OBJC2_UNAVAILABLE;// 办法列表struct objc_method_list { struct objc_method_list *obsolete OBJC2_UNAVAILABLE; int method_count OBJC2_UNAVAILABLE;#ifdef __LP64__ int space OBJC2_UNAVAILABLE;#endif /* variable length structure */ struct objc_method method_list[1] OBJC2_UNAVAILABLE;}Method
Method 代表类中某个办法的类型
typedef struct objc_method *Method;struct objc_method { SEL method_name OBJC2_UNAVAILABLE; char *method_types OBJC2_UNAVAILABLE; IMP method_imp OBJC2_UNAVAILABLE;}objc_method 存储了办法名，办法类型和办法实现：
- 办法名类型为
SEL - 办法类型
method_types是个 char 指针，存储办法的参数类型和返回值类型 method_imp指向了办法的实现，实质是一个函数指针
Ivar
Ivar 是示意成员变量的类型。
typedef struct objc_ivar *Ivar;struct objc_ivar { char *ivar_name OBJC2_UNAVAILABLE; char *ivar_type OBJC2_UNAVAILABLE; int ivar_offset OBJC2_UNAVAILABLE;#ifdef __LP64__ int space OBJC2_UNAVAILABLE;#endif}其中 ivar_offset 是基地址偏移字节
IMP
IMP在objc.h中的定义是：
typedef id (*IMP)(id, SEL, ...);它就是一个函数指针，这是由编译器生成的。当你发动一个 ObjC 音讯之后，最终它会执行的那段代码，就是由这个函数指针指定的。而 IMP 这个函数指针就指向了这个办法的实现。
如果失去了执行某个实例某个办法的入口，咱们就能够绕开消息传递阶段，间接执行办法，这在前面 Cache 中会提到。
你会发现 IMP 指向的办法与 objc_msgSend 函数类型雷同，参数都蕴含 id 和 SEL 类型。每个办法名都对应一个 SEL 类型的办法选择器，而每个实例对象中的 SEL 对应的办法实现必定是惟一的，通过一组 id和 SEL 参数就能确定惟一的办法实现地址。
而一个确定的办法也只有惟一的一组 id 和 SEL 参数。
Cache
Cache 定义如下：
typedef struct objc_cache *Cachestruct objc_cache { unsigned int mask /* total = mask + 1 */ OBJC2_UNAVAILABLE; unsigned int occupied OBJC2_UNAVAILABLE; Method buckets[1] OBJC2_UNAVAILABLE;};Cache 为办法调用的性能进行优化，每当实例对象接管到一个音讯时，它不会间接在 isa 指针指向的类的办法列表中遍历查找可能响应的办法，因为每次都要查找效率太低了，而是优先在 Cache 中查找。
Runtime 零碎会把被调用的办法存到 Cache 中，如果一个办法被调用，那么它有可能今后还会被调用，下次查找的时候就会效率更高。就像计算机组成原理中 CPU 绕过主存先拜访 Cache 一样。
Property
typedef struct objc_property *Property;typedef struct objc_property *objc_property_t;//这个更罕用能够通过class_copyPropertyList 和 protocol_copyPropertyList 办法获取类和协定中的属性：
objc_property_t *class_copyPropertyList(Class cls, unsigned int *outCount)objc_property_t *protocol_copyPropertyList(Protocol *proto, unsigned int *outCount)#import <Foundation/Foundation.h>@interface Person : NSObject/** 姓名 */@property (strong, nonatomic) NSString *name;/** age */@property (assign, nonatomic) int age;/** weight */@property (assign, nonatomic) double weight;@end以上是一个 Person 类，有3个属性。让咱们用上述办法获取类的运行时属性。
unsigned int outCount = 0; objc_property_t *properties = class_copyPropertyList([Person class], &outCount); NSLog(@"%d", outCount); for (NSInteger i = 0; i < outCount; i++) { NSString *name = @(property_getName(properties[i])); NSString *attributes = @(property_getAttributes(properties[i])); NSLog(@"%@--------%@", name, attributes); }音讯
一些 Runtime 术语讲完了，接下来就要说到音讯了。领会苹果官网文档中的 messages aren’t bound to method implementations until Runtime。音讯直到运行时才会与办法实现进行绑定。
这里要分明一点，objc_msgSend 办法看清来如同返回了数据，其实objc_msgSend 从不返回数据，而是你的办法在运行时实现被调用后才会返回数据。上面具体叙述音讯发送的步骤(如下图)：
深刻代码了解instance、class object、metaclass
通过上图能够看出，一个实例对象`struct objc_object`的isa指针指向它的`struct objc_class`类对象，类对象的isa指针指向它的元类；`super_class`指针指向了父类的`类对象`，而`元类`的`super_class`指针指向了父类的`元类`。runtime的利用
发送音讯
办法调用的实质，就是让对象发送音讯。objc\_msgSend,只有对象能力发送音讯，因而以objc结尾。应用音讯机制前提，必须导入#import <objc/message.h>音讯机制简略应用：// 创立person对象 Person *p = [[Person alloc] init]; // 调用对象办法 [p eat]; // 实质：让对象发送音讯 objc_msgSend(p, @selector(eat)); // 调用类办法的形式：两种 // 第一种通过类名调用 [Person eat]; // 第二种通过类对象调用 [[Person class] eat]; // 用类名调用类办法，底层会主动把类名转换成类对象调用 // 实质：让类对象发送音讯 objc_msgSend([Person class], @selector(eat));咱们能够通过clang来查看代码生成的CPP代码。例如：clang 将oc main.m文件转成c++ main\_cpp文件代码： xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc main.m -o main_cpp.cpp
替换办法
替换两个办法的实现个别写在类的load办法外面，因为load办法会在程序运行前加载一次，而initialize办法会在类或者子类在 第一次应用的时候调用，当有分类的时候会调用屡次。@implementation ViewController- (void)viewDidLoad { [super viewDidLoad]; // Do any additional setup after loading the view, typically from a nib. // 需要：给imageNamed办法提供性能，每次加载图片就判断下图片是否加载胜利。 // 步骤一：先搞个分类，定义一个能加载图片并且能打印的办法+ (instancetype)imageWithName:(NSString *)name; // 步骤二：替换imageNamed和imageWithName的实现，就能调用imageWithName，间接调用imageWithName的实现。 UIImage *image = [UIImage imageNamed:@"123"];}@end@implementation UIImage (Image)// 加载分类到内存的时候调用+ (void)load{ // 替换办法 // 获取imageWithName办法地址 Method imageWithName = class_getClassMethod(self, @selector(imageWithName:)); // 获取imageWithName办法地址 Method imageName = class_getClassMethod(self, @selector(imageNamed:)); // 替换办法地址，相当于替换实现形式 method_exchangeImplementations(imageWithName, imageName);}// 不能在分类中重写零碎办法imageNamed，因为会把零碎的性能给笼罩掉，而且分类中不能调用super.// 既能加载图片又能打印+ (instancetype)imageWithName:(NSString *)name{ // 这里调用imageWithName，相当于调用imageName UIImage *image = [self imageWithName:name]; if (image == nil) { NSLog(@"加载空的图片"); } return image;}@end类/对象的关联对象
应用形式一：给分类增加属性@implementation ViewController- (void)viewDidLoad { [super viewDidLoad]; // Do any additional setup after loading the view, typically from a nib. // 给零碎NSObject类动静增加属性name NSObject *objc = [[NSObject alloc] init]; objc.name = @"小码哥"; NSLog(@"%@",objc.name);}@end// 定义关联的keystatic const char *key = "name";@implementation NSObject (Property)- (NSString *)name{ // 依据关联的key，获取关联的值。 return objc_getAssociatedObject(self, key);}- (void)setName:(NSString *)name{ // 第一个参数：给哪个对象增加关联 // 第二个参数：关联的key，通过这个key获取 // 第三个参数：关联的value // 第四个参数:关联的策略 objc_setAssociatedObject(self, key, name, OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC);}@end应用形式二：给对象增加关联对象。/** * 删除点击 * @param recId 购物车ID */- (void)shopCartCell:(BSShopCartCell *)shopCartCell didDeleteClickedAtRecId:(NSString *)recId{ UIAlertView *alert = [[UIAlertView alloc] initWithTitle:@"" message:@"确认要删除这个宝贝" delegate:self cancelButtonTitle:@"勾销" otherButtonTitles:@"确定", nil]; // 传递多参数 objc_setAssociatedObject(alert, "suppliers_id", @"1", OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC); objc_setAssociatedObject(alert, "warehouse_id", @"2", OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC); alert.tag = [recId intValue]; [alert show];}/** * 确定删除操作 */- (void)alertView:(UIAlertView *)alertView clickedButtonAtIndex:(NSInteger)buttonIndex { if (buttonIndex == 1) { NSString *warehouse_id = objc_getAssociatedObject(alertView, "warehouse_id"); NSString *suppliers_id = objc_getAssociatedObject(alertView, "suppliers_id"); NSString *recId = [NSString stringWithFormat:@"%ld",(long)alertView.tag]; }}动静增加办法
简略应用:@implementation ViewController- (void)viewDidLoad { [super viewDidLoad]; // Do any additional setup after loading the view, typically from a nib. Person *p = [[Person alloc] init]; // 默认person，没有实现eat办法，能够通过performSelector调用，然而会报错。 // 动静增加办法就不会报错 [p performSelector:@selector(eat)];}@end@implementation Person// void(*)()// 默认办法都有两个隐式参数，void eat(id self,SEL sel){ NSLog(@"%@ %@",self,NSStringFromSelector(sel));}// 当一个对象调用未实现的办法，会调用这个办法解决,并且会把对应的办法列表传过来.// 刚好能够用来判断，未实现的办法是不是咱们想要动静增加的办法+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel{ if (sel == @selector(eat)) { // 动静增加eat办法 // 第一个参数：给哪个类增加办法 // 第二个参数：增加办法的办法编号 // 第三个参数：增加办法的函数实现（函数地址） // 第四个参数：函数的类型，(返回值+参数类型) v:void @:对象->self :示意SEL->_cmd class_addMethod(self, @selector(eat), eat, "v@:"); } return [super resolveInstanceMethod:sel];}@end字典转模型KVC实现
// Ivar:成员变量 以下划线结尾// Property:属性+ (instancetype)modelWithDict:(NSDictionary *)dict{ id objc = [[self alloc] init]; // runtime:依据模型中属性,去字典中取出对应的value给模型属性赋值 // 1.获取模型中所有成员变量 key // 获取哪个类的成员变量 // count:成员变量个数 unsigned int count = 0; // 获取成员变量数组 Ivar *ivarList = class_copyIvarList(self, &count); // 遍历所有成员变量 for (int i = 0; i < count; i++) { // 获取成员变量 Ivar ivar = ivarList[i]; // 获取成员变量名字 NSString *ivarName = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getName(ivar)]; // 获取成员变量类型 NSString *ivarType = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getTypeEncoding(ivar)]; // @\"User\" -> User ivarType = [ivarType stringByReplacingOccurrencesOfString:@"\"" withString:@""]; ivarType = [ivarType stringByReplacingOccurrencesOfString:@"@" withString:@""]; // 获取key NSString *key = [ivarName substringFromIndex:1]; // 去字典中查找对应value // key:user value:NSDictionary id value = dict[key]; // 二级转换:判断下value是否是字典,如果是,字典转换层对应的模型 // 并且是自定义对象才须要转换 if ([value isKindOfClass:[NSDictionary class]] && ![ivarType hasPrefix:@"NS"]) { // 字典转换成模型 userDict => User模型 // 转换成哪个模型 // 获取类 Class modelClass = NSClassFromString(ivarType); value = [modelClass modelWithDict:value]; } // 给模型中属性赋值 if (value) { [objc setValue:value forKey:key]; } } return objc;}+ load 和 + initialize 原理解说
+load 总结
- load 办法调用在main之前，并且不须要咱们初始化，程序启动就会把所有文件加载
- 主类的调用优先于分类，分类的调动优先于以后类优先于分类
- 主类和分类的调用程序跟编译程序无关
- 分类之间加载，也就是平级之前加载取决于编译程序，谁先编译就先加载谁
注意事项
1.咱们发现。load 的加载比main 还要早，所以如果咱们再load办法外面做了耗时的操作，那么肯定会影响程序的启动工夫，所以在load外面肯定不要写耗时的代码。
2.不要在load外面取加载对象，因为咱们再load调用的时候基本就不确定咱们的对象是否曾经初始化了，所以不要去做对象的初始化
调用程序延长(category)
分类中的同名办法，源码中是依照逆序加载的，也就是说后编译的分类办法会笼罩后面所有的同名的办法，分类还有一个个性就是，不论把申明写在主类还是分类，只有分类中实现了就能够找到。
+ initialize
+initialize实质为objc/_msgSend，如果子类没有实现initialize则会去父类查找，如果分类中实现，那么会笼罩主类，和runtime音讯转发逻辑一样
initialize总结
1.initialize 会在类第一次接管到音讯的时候调用
2.先调用父类的 initialize，而后调用子类。
3.initialize 是通过 objc_msgSend 调用的
4.如果子类没有实现 initialize，会调用父类的initialize（父类可能被调用屡次）
5.如果分类实现了initialize，会笼罩本类的initialize办法