什么是runtime？
runtime在iOS中是“运行时”的含义，是一套用c语言写的api,很多人会用但是也仅仅用过最最常用的几个函数，这次，我将详细的带着大家探索下runtime的API，这一章就说下<objc/runtime.h>这个文件里的API,并且我会把不适用于ARC和不支持64位的API剔除掉。
1.Class相关
首先，我们先看一个简单的函数:
const char * _Nonnull
class_getName(Class _Nullable cls)
OBJC_AVAILABLE(10.5, 2.0, 9.0, 1.0, 2.0);
这个函数是通过传入Class类型的cls来得到Class的名字。那我们测试下这个函数：
-(void)getName {
const char* name = class_getName([Person class]);
NSLog(@"name = %s",name);
}
其中[Person class]OC中获得Class的方法，当然，你也可以用runtime里面的objc_getClass等函数，后面我也会讲到。
运行结果:
name = Person
我们可以看到打印出来的结果就是类的名字。
上面既然用到了[Person class]，那我们就看下在runtime中[Person class]的替代函数，都是通过名字来获得Class
Class _Nullable
objc_getClass(const char * _Nonnull name)
OBJC_AVAILABLE(10.0, 2.0, 9.0, 1.0, 2.0);
Class _Nullable
objc_lookUpClass(const char * _Nonnull name)
OBJC_AVAILABLE(10.0, 2.0, 9.0, 1.0, 2.0);
Class _Nonnull
objc_getRequiredClass(const char * _Nonnull name)
OBJC_AVAILABLE(10.0, 2.0, 9.0, 1.0, 2.0);
那这三个有什么区别，从结论上讲，objc_getClass和objc_lookUpClass的效果是一致的，在最新的源码里面，这两个方法调用的底层也是一致的，当你要找的类不存在的话，就返回nil，而objc_getRequiredClass里你要找的类不存在的话，就会崩溃。下面我们来测试下，我们创建一个Person类。
-(void)getClass {
const char* name = "Person1";
const char* name_exist = "Person";
Class class1_exist = objc_getClass(name_exist );
NSLog(@"class1_exist = %@",class1_exist);
Class class1 = objc_getClass(name);
NSLog(@"class1 = %@",class1);
Class class2_exist = objc_lookUpClass(name_exist );
NSLog(@"class2_exist = %@",class2_exist);
Class class2 = objc_lookUpClass(name );
NSLog(@"class2 = %@",class2);
Class class3_exist = objc_getRequiredClass(name_exist );
NSLog(@"class3_exist = %@",class3_exist);
Class class3 = objc_getRequiredClass(name );
NSLog(@"class3 = %@",class3);
}
运行结果：
2019-02-21 16:58:39.173892+0800 Runtime-Demo[91840:2890084] class1_exist = Person
2019-02-21 16:58:39.173939+0800 Runtime-Demo[91840:2890084] class1 = (null)
2019-02-21 16:58:39.173951+0800 Runtime-Demo[91840:2890084] class2_exist = Person
2019-02-21 16:58:39.173960+0800 Runtime-Demo[91840:2890084] class2 = (null)
2019-02-21 16:58:39.173969+0800 Runtime-Demo[91840:2890084] class3_exist = Person
objc[91840]: link error: class 'Person1' not found.
最后也确实崩溃了，所以大家使用objc_getRequiredClass这个函数时候要慎重小心。
除了用名字获得类对象以外，还可以用实例对象来获取：
Class _Nullable
object_getClass(id _Nullable obj)
OBJC_AVAILABLE(10.5, 2.0, 9.0, 1.0, 2.0);
我们测试下：
-(void)getClassWithObjc {
Person* person = [Person new];
Class class = object_getClass(person);
NSLog(@"class = %@",class);
}
运行结果：
class = Person
完全没问题。
Class不仅可以代表类对象，也可以代表元类对象，下面这个函数就是通过名字获取元类对象。
Class _Nullable
objc_getMetaClass(const char * _Nonnull name)
OBJC_AVAILABLE(10.0, 2.0, 9.0, 1.0, 2.0);
如果你读过源码的话，你就会清楚元类对象储存的是类方法，类对象储存的是实例方法，在后面讲到Method相关的API的时候，我们在具体讲他们之间的区别。
讲到元类对象，我们还要关注下这个函数，
BOOL
class_isMetaClass(Class _Nullable cls)
OBJC_AVAILABLE(10.5, 2.0, 9.0, 1.0, 2.0);
这个函数是用来判断是否是元类对象。
-(void)isMetaClass {
const char* name = "Person";
BOOL isMetaClass1 = class_isMetaClass(objc_getMetaClass(name ));
BOOL isMetaClass2 = class_isMetaClass(objc_getClass(name));
NSLog(@"objc_getMetaClass = %d,objc_getClass = %d",isMetaClass1,isMetaClass2);
}
运行结果：
objc_getMetaClass = 1,objc_getClass = 0
我们可以看到objc_getMetaClass生成才是元类对象，objc_getClass生成的只是类对象。
那么有没有函数区分类（元类）对象和实例对象呢？当然有：
BOOL
object_isClass(id _Nullable obj)
OBJC_AVAILABLE(10.10, 8.0, 9.0, 1.0, 2.0);
这个方法只要是类对象或者元类对象都会返回YES：
-(void)isClass {
Person* person = [Person new];
BOOL isClass_objc = object_isClass(person);
BOOL isClass_class = object_isClass(objc_getClass("Person"));
BOOL isClass_metaClass = object_isClass(objc_getMetaClass("Person"));
NSLog(@"isClass_objc = %d isClass_class = %d isClass_metaClass = %d",isClass_objc,isClass_class,isClass_metaClass);
}
运行结果：
isClass_objc = 0 isClass_class = 1 isClass_metaClass = 1
当然也可以获得父类对象。
Class _Nullable
class_getSuperclass(Class _Nullable cls)
OBJC_AVAILABLE(10.5, 2.0, 9.0, 1.0, 2.0);
我们新建一个继承Person的类Student，然后我们通过Student类来获得Person类。
-(void)getSuperclass {
Class class = class_getSuperclass(objc_getClass("Student"));
NSLog(@"class = %@",class);
}
运行结果：
class = Person
Student的父类确实是Person。
我们知道OC里面可以强转类型，当然，runtime里面也有相关方法
Class _Nullable
object_setClass(id _Nullable obj, Class _Nonnull cls)
OBJC_AVAILABLE(10.5, 2.0, 9.0, 1.0, 2.0);
这个方法的意思是给一个实例对象设置新的类，返回旧的类
-(void)setClass {
Student* student = [Student new];
Class class = object_setClass(student, objc_getClass("Person"));
NSLog(@"oldClass = %@",class);
NSLog(@"newStudent = %@",student);
}
运行结果：
2019-02-21 17:38:17.388341+0800 Runtime-Demo[92493:2904857] oldClass = Student
2019-02-21 17:38:17.388413+0800 Runtime-Demo[92493:2904857] newStudent = <Person: 0x282dd8b50>
我们可以看出开始的时候student的类是Student，用了object_setClass后就是Person类了。
runtime的动态性还可以动态新增类，下面四个函数分别表示为一个类分配内存，注册一个类，复制一个类，销毁一个类
Class _Nullable
objc_allocateClassPair(Class _Nullable superclass, const char * _Nonnull name,
size_t extraBytes)
OBJC_AVAILABLE(10.5, 2.0, 9.0, 1.0, 2.0);
创建一个新类，superclass是新类所继承的类，如果为nil，superclass就默认为根类，也就是NSObject，extraBytes是在类和元类对象的末尾为索引ivars分配的字节数。这一般是0，name是新类的名字。
void
objc_registerClassPair(Class _Nonnull cls)
OBJC_AVAILABLE(10.5, 2.0, 9.0, 1.0, 2.0);
注册类，如果这个类objc_allocateClassPair好了，就必须objc_registerClassPair才能使用。
Class _Nonnull
objc_duplicateClass(Class _Nonnull original, const char * _Nonnull name,
size_t extraBytes)
OBJC_AVAILABLE(10.5, 2.0, 9.0, 1.0, 2.0);
这个方法在系统KVO的底层用过，系统不推荐我们自己用。
void
objc_disposeClassPair(Class _Nonnull cls)
OBJC_AVAILABLE(10.5, 2.0, 9.0, 1.0, 2.0);
objc_disposeClassPair只能销毁通过objc_allocateClassPair创建的类。
我们写个demo来测试这些方法，objc_duplicateClass官方不建议使用，那么我们就不测试这函数。
-(void)classLifeCycle {
Class class = objc_allocateClassPair(objc_getClass("Person"), "Teacher" , 0);
const char* name = class_getName(class);
Class allocateClass = objc_getClass(name);
NSLog(@"allocateClass = %@",allocateClass);
objc_registerClassPair(class);
Class registerClass = objc_getClass(name);
NSLog(@"registerClass = %@",registerClass);
objc_disposeClassPair(class);
Class disposeClass = objc_getClass(name);
NSLog(@"disposeClass = %@",disposeClass);
}
运行结果：
2019-02-22 09:37:52.705001+0800 Runtime-Demo[99587:3143177] allocateClass = (null)
2019-02-22 09:37:52.705049+0800 Runtime-Demo[99587:3143177] registerClass = Teacher
2019-02-22 09:37:52.705071+0800 Runtime-Demo[99587:3143177] disposeClass = (null)
我们可以知道如果仅仅只是objc_allocateClassPair的话，你是找不到这个类的，必须再objc_registerClassPair才可以找到，objc_disposeClassPair则是把类销毁掉，所以再实际开发中，如果我们不再使用自建类的时候，就要及时销毁，节省内存。
下面两个函数是关于整个工程的类列表的函数：
Class _Nonnull * _Nullable
objc_copyClassList(unsigned int * _Nullable outCount)
OBJC_AVAILABLE(10.7, 3.1, 9.0, 1.0, 2.0);
这个函数是获得所有注册类的列表，我们试用下：
-(void)copyClassList {
unsigned int outCount;
Class *classes = objc_copyClassList(&outCount);
NSLog(@"outCount = %d",outCount);
for (int i = 0; i < outCount; i++) {
NSLog(@"%s", class_getName(classes[i]));
}
free(classes);
}
运行结果：
2019-02-22 09:52:12.218871+0800 Runtime-Demo[99840:3149922] outCount = 15765
2019-02-22 09:52:12.218939+0800 Runtime-Demo[99840:3149922] _CNZombie_
2019-02-22 09:52:12.218953+0800 Runtime-Demo[99840:3149922] JSExport
2019-02-22 09:52:12.218963+0800 Runtime-Demo[99840:3149922] NSLeafProxy
......
......
我们看到注册的类有15765个。
objc_getClassList也是获取注册类的方法.
int
objc_getClassList(Class _Nonnull * _Nullable buffer, int bufferCount)
OBJC_AVAILABLE(10.0, 2.0, 9.0, 1.0, 2.0);
第一个参数buffer已分配好内存空间的数组指针，bufferCount是数组的个数，如果bufferCount的数量小于实际的数组数量，那么buffer返回的是所有数组集合的任意一个子类。如果buffer为NULL，那么bufferCount为0。无论那种情况，返回结果都是当前注册类的总数。
-(void)getClassList {
int bufferCount = 4;
Class* buffer = (Class*)malloc(sizeof(Class)* bufferCount);
int count1 = objc_getClassList(buffer, bufferCount);
for (unsigned int i =0; i <bufferCount; i++) {
NSLog(@"name = %s",class_getName(buffer[i]));
}
NSLog(@"count1 = %d",count1);
int count2 = objc_getClassList(NULL, 0);
NSLog(@"count2 = %d",count2);
}
运行结果：
2019-02-22 10:14:34.487051+0800 Runtime-Demo[354:3159864] name = _CNZombie_
2019-02-22 10:14:34.487145+0800 Runtime-Demo[354:3159864] name = JSExport
2019-02-22 10:14:34.487158+0800 Runtime-Demo[354:3159864] name = NSLeafProxy
2019-02-22 10:14:34.487173+0800 Runtime-Demo[354:3159864] name = NSProxy
2019-02-22 10:14:34.487186+0800 Runtime-Demo[354:3159864] count1 = 15765
2019-02-22 10:14:34.493662+0800 Runtime-Demo[354:3159864] count2 = 15765
size_t
class_getInstanceSize(Class _Nullable cls)
OBJC_AVAILABLE(10.5, 2.0, 9.0, 1.0, 2.0);
返回类实例的大小。
-(void)getInstanceSize {
size_t size = class_getInstanceSize(objc_getClass("Person"));
NSLog(@"size = %zu",size);
}
运行结果
size = 8
一个没有变量或属性的继承于NSObject的类占有8个字节。
还有个方法是：
id _Nullable
class_createInstance(Class _Nullable cls, size_t extraBytes)
OBJC_RETURNS_RETAINED
OBJC_AVAILABLE(10.0, 2.0, 9.0, 1.0, 2.0);
这是一个创建实例的方法，cls是要创建的类，extraBytes是额外的字节内存，用来存储类定义中的实例变量之外的其他实例变量。在源码中alloc方法底层就是用的这个函数。那么，我们用这个函数来初始化Person类：
-(void)createInstance {
Person* person = class_createInstance(objc_getClass("Person"), 0);
NSLog(@"%@",person);
}
运行结果:
<Person: 0x60000343d2f0>
确实能够成功创建出来。
最后剩下两个方法：
int
class_getVersion(Class _Nullable cls)
OBJC_AVAILABLE(10.0, 2.0, 9.0, 1.0, 2.0);
void
class_setVersion(Class _Nullable cls, int version)
OBJC_AVAILABLE(10.0, 2.0, 9.0, 1.0, 2.0);
这两个方法都和version有关，这个version在实际中我也没发现用处，可能是在改变类的变量或者方法时给定一个标识.
-(void)version {
int verson = class_getVersion(objc_getClass("Person"));
NSLog(@"version = %d",verson);
class_setVersion(objc_getClass("Person"), 10);
int newVersion = class_getVersion(objc_getClass("Person"));
NSLog(@"newVersion = %d",newVersion);
}
运行结果
2019-02-22 11:29:57.325309+0800 Runtime-Demo[526:167322] version = 0
2019-02-22 11:29:57.325349+0800 Runtime-Demo[526:167322] newVersion = 10
2.objc_category or Category
下面我们将使用runtime里面最最常用的api，也就是给分类绑定对象，这里，我们先了解下，一个枚举：
typedef OBJC_ENUM(uintptr_t, objc_AssociationPolicy) {
OBJC_ASSOCIATION_ASSIGN = 0, /**< Specifies a weak reference to the associated object. */
OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC = 1, /**< Specifies a strong reference to the associated object.
* The association is not made atomically. */
OBJC_ASSOCIATION_COPY_NONATOMIC = 3, /**< Specifies that the associated object is copied.
* The association is not made atomically. */
OBJC_ASSOCIATION_RETAIN = 01401, /**< Specifies a strong reference to the associated object.
* The association is made atomically. */
OBJC_ASSOCIATION_COPY = 01403 /**< Specifies that the associated object is copied.
* The association is made atomically. */
};
objc_AssociationPolicy是一个枚举，里面的枚举值分别代表要添加的属性的修饰类型。
OBJC_ASSOCIATION_ASSIGN相当于weak
OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC相当于strong和nonatomic
OBJC_ASSOCIATION_COPY_NONATOMIC相当于copy和nonatomic
OBJC_ASSOCIATION_RETAIN相当于strong和atomic
OBJC_ASSOCIATION_COPY相当于copy和atomic
关于分类的runtime函数，主要有下面3个：
void
objc_setAssociatedObject(id _Nonnull object, const void * _Nonnull key,
id _Nullable value, objc_AssociationPolicy policy)
OBJC_AVAILABLE(10.6, 3.1, 9.0, 1.0, 2.0);
id _Nullable
objc_getAssociatedObject(id _Nonnull object, const void * _Nonnull key)
OBJC_AVAILABLE(10.6, 3.1, 9.0, 1.0, 2.0);
void
objc_removeAssociatedObjects(id _Nonnull object)
OBJC_AVAILABLE(10.6, 3.1, 9.0, 1.0, 2.0);
含义分别为设置关联对象，获得关联对象，删除关联对象。
我们知道如果在分类的.h文件设置属性并没有用，调用的时候会发生闪退，这是因为系统并没有自动为属性生成Set和Get方法，所以，我们用上面三个方法来手动关联对象。
我们创建一个 Person的分类Person+Actor.h，在.h文件里新建一个新属性@property(nonatomic, assign)float actingSkill而不做其他任何处理，这时候，.m文件就会有警告。
这就告诉我们需要手动实现
setActingSkill:和actingSkill方法：.m文件
#import "Person+Actor.h"
#import <objc/runtime.h>
static const char* key = "actingSkill";
@implementation Person (Actor)
-(void)setActingSkill:(float)actingSkill {
NSNumber *actingSkillObjc = [NSNumber numberWithFloat:actingSkill];
objc_setAssociatedObject(self, key, actingSkillObjc, OBJC_ASSOCIATION_RETAIN);
}
-(float)actingSkill {
NSNumber *actingSkillObjc = objc_getAssociatedObject(self, key);
return [actingSkillObjc floatValue];
}
@end
这时候就绑定好了。
在ViewController里面去使用下这个属性
-(void)testCategory {
_person = [Person new];
_person.actingSkill = 0.1;
NSLog(@"actingSkill = %f",_person.actingSkill);
}
运行结果：
actingSkill = 0.100000
说明set和get方法都成功了。
那么还有一个objc_removeAssociatedObjects方法还没用，这个方法是解除绑定，为了测试这个效果，我们在ViewController里面touchesBegan里面去调用这个方法。
-(void)testCategory {
_person = [Person new];
_person.actingSkill = 0.1;
NSLog(@"actingSkill = %f",_person.actingSkill);
}
- (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event {
[super touchesBegan:touches withEvent:event];
if (_person) {
objc_removeAssociatedObjects(_person);
NSLog(@"actingSkill2 = %f",_person.actingSkill);
}
}
运行结果：
2019-02-23 13:21:13.090961+0800 Runtime-Demo[2964:201009] actingSkill = 0.100000
2019-02-23 13:24:24.585347+0800 Runtime-Demo[2964:201009] actingSkill2 = 0.000000
之前绑定的结果被移除了。
今天我们这一篇就讲到这，runtime还有很多其他的用法我们下一篇见。
对了，这个是demo，喜欢的可以点个星。