Runtime 相关问题

数据结构

objc_object 结构体

objc_class

对象、类对象、元类对象的区别

  • 类对象存储实例方法列表等信息
  • 元类对象存锤类方法列表等信息

消息传递

void objc_msgSend(void /* id self, SEL op, ... */)

经过编译器转变后
[self class] <==> objc_msgSend(self, @selector(class))
第一个参数是消息传递的接收者self, 第二个参数是传递的消息名称（选择器）

void objc_msgSendSuper(void /* struct objc_super *super, SEL op, ... */)
第一个参数是一个结构体指针

//
struuch objc_super {
__unsafe_unretained id receiver; // 就是当前的对象
}

[superclass] <==> objc_msgSendSuper(super, @selector(class))

无论调用[super class] 还是 [self class] 最终这条消息的接收者都是当前对象

图1

消息传递过程

图2

问题1

打印结果都是 Phone

原因:

  • 无论调用[super class] 还是 [self class] 最终这条消息的接收者都是当前对象
  • [self class] 在Phone的类对象中查找class 方法，没有去父类查找，父类也没有，如图1顺次往上查找到根类，调用根类中class 的具体实现
  • [super class]只是跨越了当前类，直接从当前类的父类中查找 class 方法，父类中没有class 方法，如图1所示只能继续往上查找到根类对象，在NSObject 中有class 方法实现，所以接受者任然是当前的对象

缓存查找

根据给定的SEL（方法选择器）通过一个函数来映射出bucket_t 在数组当中的位置，本质上是哈希查找

当前类中查找

当前类中存在着对应的方法列表

  • 对于已经排序好的列表，采用二分查找算法查找对应的执行函数
  • 对于没有排序的列表，采用一般遍历查找方法查找对应的执行函数

父类逐级查找

图3

  • 最关键是通过当前类的 superclass 成员变量去查找父类，或者访问父类
  • curClass 的父类是否为 nil？如果是NSObject 类，他的父类为空，所以会结束查找
  • 如果当前类有父类就要去该父类的缓存中查找，如果在缓存中命中，那么就结束查找，如果缓存中没有，就需要遍历当前类的父类的方法列表，如果没有就遍历父类的父类查找，沿着superclass指针逐级向上查找，直到查找到NSObject，再去Superclass。如果还是没有为nil时就结束父类逐级查找

消息转发

resolveInstanceMethod:

  • 该方法是类方法不是实例方法，参数是SEL 方法选择器类型
  • 返回值是一个BOOL值
  • 告诉系统是否要解决当前实例方法的实现
  • 如果返回YES，结束消息转发
  • 如果返回NO，系统会给第二次机会处理这个消息，会回掉forwardingTargetForSelector:

forwardingTargetForSelector：

  • 参数是 SEL 方法选择器
  • 返回值是 id 类型，说明有哪个对象来处理，转发的对象是谁，如果返回了转发目标就会结束当前调用
  • 如果返回为nil，系统会调用 methodSignatureForSelector:方法，最后一次机会处理这个消息

methodSignatureForSelector：

  • 参数是 SEL 方法选择器
  • 返回值是一个对象，实际上这个对象是对methodSignatureForSelector 方法的参数，参数个数，参数类型和返回值的包装
  • 如果返回一个方法签名的话，就会调用 forwardInvocation: 方法
  • 如果返回为nil，标记为消息无法处理，程序crash

forwardInvocation：

  • 如果此方法不能处理消息，程序crash

代码示例

.h 文件

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@interface RunTimeObject : NSObject
// 只声明，不实现，验证消息转发机制
- (void)test;
@end

.m 文件

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@implementation RunTimeObject

// 实现消息转发流程 中的方法
/**
 是否要解决当前实例方法的实现
 */
+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel {
    if (sel == @selector(test)) {
        NSLog(@"resolveInstanceMethod:");
        // 如果返回YES，消息转发就会结束
//        return YES;
        
        return NO;
    } else {
        
        NSLog(@"super resolveInstanceMethod:");
        // 返回父类的默认调用
        return [super resolveInstanceMethod:sel];
    }
}


/**
 - 参数是 SEL 方法选择器
 - 返回值是 id 类型，说明有哪个对象来处理，转发的对象是谁，如果返回了转发目标就会结束当前调用
 - 如果返回为nil，系统会调用 methodSignatureForSelector:方法，最后一次机会处理这个消息
 */
- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector {
    NSLog(@" forwardingTargetForSelector: ");
    return nil;
}

/**
 - 参数是 SEL 方法选择器
 - 返回值是一个对象，实际上这个对象是对`methodSignatureForSelector` 方法的参数，参数个数，参数类型和返回值的包装
 - 如果返回一个方法签名的话，就会调用 forwardInvocation: 方法
 - 如果返回为nil，标记为消息无法处理，程序crash
 
 */
- (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector {
    if (aSelector == @selector(test)) {
        NSLog(@"methodSignatureForSelector:");
        /**
         v: 表示这个方法返回值是 void
         
         固定参数@: 表示参数类型是 id, 即self
         固定参数`:` : 表示参数类型是选择器类型，即 @selector(test)
         */
        return [NSMethodSignature signatureWithObjCTypes:"v@:"];
    } else {
        
        NSLog(@"super methodSignatureForSelector:");
        // 返回父类的默认调用
        return [super methodSignatureForSelector:aSelector];
    }
}


- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation {
    NSLog(@"forwardInvocation:");
}

@end

调用 

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- (void)runTiemTest {
    RunTimeObject *obj = [[RunTimeObject alloc] init];
    [obj test];
}

结果：

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resolveInstanceMethod:
forwardingTargetForSelector:
methodSignatureForSelector:
super resolveInstanceMethod:
forwardInvocation:

为类动态添加方法

methond Swizzling

使用场景

  • 页面中的进出添加统计信息，使用 methond Swizzling 替换viewillAppear 方法

动态添加方法

  • perforSelector: 实际上是考察class_addMethod 的方法使用

动态方法解析

  • @dynamic关键字
  • 动态运行时语言将函数决议推迟到运行时
  • 编译时不生成setter/getter 方法，而是在运行时才添加具体的执行函数

问题

[obj foo] 和 obj_msgSend()函数之间有什么关系？

  • [obj foo]经过编译器处理过后会变成 obj_msgSend()有两个参数，一个是obj，第二个参数是foo 选择器

runtime 如何通过Selector找到对应的IMP地址的？

消息传递机制

能否向编译后的类增加实例变量

编译之前就完成了实例变量的布局，
runtime_r_t 表示是readonly 的，编译后的类是不能添加实例变量的，可以向动态添加的类中添加实例变量