runtime 那些事(消息机制)

关于 runtime

之前在项目中有遇到过用 runtime 解决改变全局字体的问题,所以再一次感受到了 runtime 黑魔法的强大,趁现在有机会分享一下对 runtime 的一些理解。
在对象调用方法是 Objective-C 中经常使用的功能,也就是消息的传递,而 Objective-CC 的超集,所以和 C 不同的是,Objective-C 使用的是动态绑定,也就是 runtimeObjective-C 的消息传递和消息机制也就不多说了,今天主要说的是动态方法,也就是函数的调用。

相关的几个函数

下面一张图详细的概括了每个函数调用的先后以及执行的前提

消息传递函数的调用

对象在收到无法解读的消息后,首先会调用所属类的

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+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel

这个方法在运行时,没有找到 SELIMP 时就会执行。这个函数是给类利用 class_addMethod 添加函数的机会。根据文档,如果实现了添加函数代码则返回 YES ,未实现返回 NO
举个例子,新建了一个工程,首先我在 ViewController 这个类中执行 doSomething1 这个方法,代码如下

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//  ViewController.m
//  RuntimeTest1
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//  Created by HenryCheng on 15/12/24.
//  Copyright © 2015年 www.igancao.com All rights reserved.
//

#import "ViewController.h"

@interface ViewController ()

@end

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    [self performSelector:@selector(doSomething)];

}

- (void)didReceiveMemoryWarning {
    [super didReceiveMemoryWarning];
    // Dispose of any resources that can be recreated.
}

@end

运行结果

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**2015-12-24 10:35:37.726 RuntimeTest1[1877:337842] -[ViewController doSomething]: unrecognized selector sent to instance 0x7fe9f3736680**
**2015-12-24 10:35:37.729 RuntimeTest1[1877:337842] *** Terminating app due to uncaught exception 'NSInvalidArgumentException', reason: '-[ViewController doSomething]: unrecognized selector sent to instance 0x7fe9f3736680'**
***** First throw call stack:**

不出意外,程序崩溃,因为没有找到 doSomething 这个方法,下面我们在里面实现 + (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel 这个方法,并且判断如果 SELdoSomething 那就输出 add method here

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//  ViewController.m
//  RuntimeTest1
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//  Created by HenryCheng on 15/12/24.
//  Copyright © 2015年 www.igancao.com All rights reserved.
//

#import "ViewController.h"

@interface ViewController ()

@end

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    [self performSelector:@selector(doSomething)];

}

+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel {
    if (sel == @selector(doSomething)) {
        NSLog(@"add method here");
        return YES;
    }
    return [super resolveInstanceMethod:sel];
}

- (void)didReceiveMemoryWarning {
    [super didReceiveMemoryWarning];
    // Dispose of any resources that can be recreated.
}

@end

继续运行,然后看到 log

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**2015-12-24 10:47:24.687 RuntimeTest1[2007:382077] add method here**
**2015-12-24 10:47:24.687 RuntimeTest1[2007:382077] -[ViewController doSomething]: unrecognized selector sent to instance 0x7f9568c331f0**
**2015-12-24 10:47:24.690 RuntimeTest1[2007:382077] *** Terminating app due to uncaught exception 'NSInvalidArgumentException', reason: '-[ViewController doSomething]: unrecognized selector sent to instance 0x7f9568c331f0'**
***** First throw call stack:**

可以看到程序依然是崩溃了,但是我们可以看到输出了 add method here ,这说明我们 + (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel 这个方法执行了,并进入了判断,所以,在这儿,我们可以做一下操作,使这个方法得到响应,不至于走到最后 - (void)doesNotRecognizeSelector:(SEL)aSelector这个方法中而崩掉了,接下来,我们继续操作,如下

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//  ViewController.m
//  RuntimeTest1
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//  Created by HenryCheng on 15/12/24.
//  Copyright © 2015年 www.igancao.com All rights reserved.
//

#import "ViewController.h"
#import <objc/runtime.h>

@interface ViewController ()

@end

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    [self performSelector:@selector(doSomething)];

}

+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel {
    if (sel == @selector(doSomething)) {
        NSLog(@"add method here");
        class_addMethod([self class], sel, (IMP)dynamicMethodIMP, "v@:");
        return YES;
    }
    return [super resolveInstanceMethod:sel];
}
void dynamicMethodIMP (id self, SEL _cmd) {
    
    NSLog(@"doSomething SEL");
}

- (void)didReceiveMemoryWarning {
    [super didReceiveMemoryWarning];
    // Dispose of any resources that can be recreated.
}

@end

导入了 <objc/runtime.h> 并且在 + (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel 这个方法中执行了 class_addMethod 这个方法,然后定义了一个 void dynamicMethodIMP (id self, SEL _cmd) 这个函数,运行工程,看 log

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**2015-12-24 11:45:11.934 RuntimeTest1[2284:478571] add method here**
**2015-12-24 11:45:11.934 RuntimeTest1[2284:478571] doSomething SEL**

这时候我们发现,程序并没有崩溃,而且还输出了 doSomething SEL ,这时候就说明我们已经通过 runtime 成功的向我们这个类中添加了一个方法。关于 class_addMethod 这个方法,是这样定义的

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OBJC_EXPORT BOOL class_addMethod(Class cls, SEL name, IMP imp,  const char *types)

cls 在这个类中添加方法,也就是方法所添加的类
name 方法名,这个可以随便起的
imp 实现这个方法的函数
types定义该数返回值类型和参数类型的字符串,这里比如"v@:",其中v就是void,带表返回类型就是空,@代表参数,这里指的是id(self),这里:指的是方法SEL(_cmd),比如我再定义一个函数

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int newMethod (id self, SEL _cmd, NSString *str) {
    
    return 100;
}

那么添加这个函数的方法就应该是

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ass_addMethod([self class], @selector(newMethod), (IMP)newMethod, "i@:@");

如果在 + (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel 中没有找到或者添加方法

消息继续往下传递到 - (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector 看看是不是有对象可以执行这个方法,我们来重新建个工程,然后新建一个叫 SecondViewController 的类,里面有一个 - (void)secondVCMethod 方法,如下

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//  SecondViewController.m
//  RuntimeTest2
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//  Created by HenryCheng on 15/12/24.
//  Copyright © 2015年 www.igancao.com All rights reserved.
//

#import "SecondViewController.h"

@interface SecondViewController ()

@end

@implementation SecondViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    // Do any additional setup after loading the view.
}

- (void)secondVCMethod {
    
    NSLog(@"This is secondVC method !");
}

- (void)didReceiveMemoryWarning {
    [super didReceiveMemoryWarning];
    // Dispose of any resources that can be recreated.
}

/*
#pragma mark - Navigation

// In a storyboard-based application, you will often want to do a little preparation before navigation
- (void)prepareForSegue:(UIStoryboardSegue *)segue sender:(id)sender {
    // Get the new view controller using [segue destinationViewController].
    // Pass the selected object to the new view controller.
}
*/

@end

工程结构应该是这样的
工程目录图
现在我想在 ViewController 中调用 - (void)secondVCMethod 这个方法,我们知道 ViewControllerSecondViewController 并无继承关系,按照正常的步骤去做程序肯定会因为在 ViewController 找不到 - (void)secondVCMethod 这个方法而直接崩溃的

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//  ViewController.m
//  RuntimeTest2
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//  Created by HenryCheng on 15/12/24.
//  Copyright © 2015年 www.igancao.com All rights reserved.
//

#import "ViewController.h"
#import <objc/runtime.h>
@interface ViewController ()

@end

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
     [self performSelector:@selector(secondVCMethod)];
}

- (void)didReceiveMemoryWarning {
    [super didReceiveMemoryWarning];
    // Dispose of any resources that can be recreated.
}

@end

运行结果

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**2015-12-24 13:54:44.314 RuntimeTest2[3164:835814] -[ViewController secondVCMethod]: unrecognized selector sent to instance 0x7fc3a8535c10**
**2015-12-24 13:54:44.317 RuntimeTest2[3164:835814] *** Terminating app due to uncaught exception 'NSInvalidArgumentException', reason: '-[ViewController secondVCMethod]: unrecognized selector sent to instance 0x7fc3a8535c10'**
***** First throw call stack:**

现在我们来处理一下这个消息,如下

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//  ViewController.m
//  RuntimeTest2
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//  Created by HenryCheng on 15/12/24.
//  Copyright © 2015年 www.igancao.com All rights reserved.
//

#import "ViewController.h"
#import <objc/runtime.h>
@interface ViewController ()

@end

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
     [self performSelector:@selector(secondVCMethod)];
}

- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector {
    Class class = NSClassFromString(@"SecondViewController");
    UIViewController *vc = class.new;
    if (aSelector == NSSelectorFromString(@"secondVCMethod")) {
        NSLog(@"secondVC do this !");
        return vc;
    }
    
    return nil;
}

+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel {

    return [super resolveInstanceMethod:sel];
}

- (void)didReceiveMemoryWarning {
    [super didReceiveMemoryWarning];
    // Dispose of any resources that can be recreated.
}

@end

运行结果

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**2015-12-24 14:00:34.168 RuntimeTest2[3284:870957] secondVC do this !**
**2015-12-24 14:00:34.169 RuntimeTest2[3284:870957] This is secondVC method !**

我们会发现- (void)secondVCMethod这个方法执行了,程序也并没有崩溃,原因就是在这一步

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- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector {
    Class class = NSClassFromString(@"SecondViewController");
    UIViewController *vc = class.new;
    if (aSelector == NSSelectorFromString(@"secondVCMethod")) {
        NSLog(@"secondVC do this !");
        return vc;
    }
    
    return nil;
}

在没有找到 - (void)secondVCMethod 这个方法的时候,消息继续传递,直到 - (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector ,然后我在里面创建了一个SecondViewController的对象,并且判断如果有这个方法,就返回 SecondViewController 的对象。这个函数就是消息的转发,在这儿我们成功的把消息传给了 SecondViewController ,然后让它来执行,所以就执行了那个方法。同时,也相当于完成了一个多继承!

最后一点

当然,还有好几个函数,在上面那张图里面已经清晰的表达了,有兴趣的可以自己试试,看看消息的传递顺序到底是怎么样的。上面提到的这些只是 runtime 的冰山一角,runtime 黑魔法的强大远不止于此,比如方法的调配(Method Swizzling)等,在项目实战中还是很有用的,后面有时间会再介绍.

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