iOS Runtime详解

       Objective-C Runtime的源码世界深藏了高效的消息传递机制和动态扩展的能力。它以C和汇编的编译形式构建，为iOS .5+的源码位程序提供了强大的扩展支持。日常开发中，编译我们主要依赖官方API，源码但理解Runtime的编译北京源码躁动科技底层运作有助于我们更好地利用它。

       首先，源码理解类、编译实例和元类是源码关键。类由objc_class表示，编译作为单例的源码元类，isa指针揭示了类的编译本质。实例(objc_object)是源码梦境online源码类的具体实例，isa指向其对应的编译类。在消息传递中，源码我们通过isa查找类，遍历method_list找到目标IMP执行。

       objc_msgSend是消息传递的核心，其语法[id self,51俱乐部源码 SEL op, ...]包含了对象、类和方法的选择。Message接收流程涉及类查找、method_list遍历，遇到未找到的方法时，会进行转发，优化了效率，python页面源码常用方法被缓存在objc_cache中。

       元类负责类的创建，类方法和实例方法的管理，形成类的自包含结构。方法的定义包含SEL选择器和IMP实现，如"- (void)caculateWithInt:(NSInteger)num"通过SEL区分不同参数的触点云源码版本。

       Category则为类添加动态功能，方法查找包括类自身、继承链，如果未找到则启动转发机制，经历动态方法解析和完整消息转发，为编程提供了灵活性。

       例如，通过NSInvocation和MethodSignature，我们可以实现动态解析和消息转发。如ViewController转发foo给Person对象，处理未实现的方法。而关联对象(Objective-C Associated Objects)则通过objc_setAssociatedObject和objc_getAssociatedObject实现属性的动态绑定。

       Runtime的魔法，如Method Swizzling，允许在运行时交换方法实现，KVO则通过动态创建子类来实现属性变化的监听。此外，如JSPatch和NSCoding/MJExtension等工具，利用Runtime扩展框架功能，动态修复bug和高效地操作对象属性。

       综上所述，Objective-C Runtime是一个强大的工具，它潜藏在iOS开发的幕后，为动态扩展和高效编程提供了无限可能。深入理解并善用Runtime，将极大提升你的iOS开发能力。

iOS Runtime理解

        runtime

        概述: runtime又叫运行时，是一套底层C语言API，是iOS系统的核心之一。开发者在编码过程中，可以给任意一个对象发送消息，在编译阶段只是确定了要向接受着发送这条消息，而接受者如何响应和处理这条消息，就要看运行时来决定了

         C语言中，在编译器就确定要调用哪个函数，而OC的函数，属于动态调用过程，在编译器并不能真正决定调用哪个函数，只有在真正的运行时才会根据函数的名称找到对应的函数来调用。OC是一个动态语言，这意味着它不仅要一个编译器，也需要一个运行时系统来动态创建类和对象、进行消息传递和发送

        1.消息转发

        Runtime的特性主要是消息传递，如果消息在对象中找不到，就进行转发。Objective-C是一个动态语言，这意味着它不仅需要一个编译器，也需要一个运行时系统来动态创建类和对象、进行消息传递和转发。Runtime的核心是消息传递。

        (1)消息传递的过程

        一个对象的方法[obj test],编译器转成消息发送objc_msgSend(obj,test),Runtime执行的流程是这样的

        a.首先通过obj的isa指针找到它的class

        b.在class的method list找test

        c.如果class中没找到test，继续往它的superclass中找

        d.一旦找到test这个函数，就去执行它的IMP

        由于效率问题，每个消息都遍历一次objc_method_list并不合理，所以需要把经常被调用的函数缓存下来，去提高函数查询的效率。这也就是objc_class中另一个重要的成员objc_cache做的事情。找到test之后，将test的method_name作为key，method_imp作为value。当再次收到test消息的时候，可以直接在cache里找。

        类对象（objc_class）

        Objective-C类是由Class类型来表示的，它实际上是一个指向objc_class结构体的指针。struct objc_class结构体里面定义了很多变量。结构体里保存了指向父类的指针、类的名字（name）、版本、实例变量列表（ivars）、方法列表（methodLists）、缓存（cache）、遵守的协议列表（protocols）,由此可见，类对象就是一个结构体struct objc_class，这个结构体存放的数据就是元数据

        理解Runtime就是理解iOS在运行时他的数据存储以及他的类、实例、类对象、元类她们之间的关系和作用。

        (2)消息转发机制

        归根到底，Objective-C中所有的方法调用本质就是向对象发送消息

        1.类中创建方法-(void)test

        2.iOS系统为这个方法创建一个编号，SEL(test)并添加到方法列表里面

        3.当调用这个方法的时候系统去方法列表里查找这个方法，找到了就执行

        所以，调用一个方法就会进行一次发送消息也就是在这个类的方法列表里找，如果在该类中找不到就到该类的父类里找，如果父类还找不到就一直搜索到继承树的根部，如果找不到或者消息转发不成功那就会报unrecognized selector错。

        1.动态方法解析

        Objective-C运行时会调用+resolveInstanceMethod:或者 +resolveClassMethod:让你有机会提供一个函数实现，如果你添加了函数并且返回YES，那么运行时就会重新启动一次消息发送的过程。如下图：

        虽然没有foo:的实现函数，但是通过class_addMethod()动态添加了fooMethod函数，并执行了这个函数并且打印成功。如果reslove返回NO运行时就会移到下一步:forwardingTargetSelector

        2.直接消息转发

        如果目标对象实现了forwardingTargetSelector，Runtime这时就会调用这个方法，给你把这个消息转发给其他对象的机会

       ä»Žå›¾ä¸­å¯ä»¥çœ‹å‡ºæˆ‘们通过forwardingTargetForSelector方法将当前类的方法转给Father类实现了，打印成功。

        3.完整消息转发

        如果在上一步还不能处理未知消息，那唯一能做的就是启动消息转发机制。首先它会发送methodSignatureForSelector消息获得函数的参数和返回值类型。如果methodSignatureForSelector返回nil，Runtime则会发出doesNotRecognizeSelector。如果返回一个签名函数，Runtime就会创建一个NSInvocation对象并发送forwardInvocation消息给目标对象。

       Runtime的实际应用

        1.使用Runtime交换方法

       2.动态添加方法（目前不是很懂）

        3.给分类添加属性

       4.消息转发(热更新)解决Bug(JSPatch)

ios 中runtime和runloop 的区别

              Runloop是事件接收和分发机制的一个实现。

              Runloop提供了一种异步执行代码的机制，不能并行执行任务。

              在主队列中，Main RunLoop直接配合任务的执行，负责处理UI事件、定时器以及其他内核相关事件。

       (1).RunLoop的主要目的：

              保证程序执行的线程不会被系统终止。   

       (2).什么时候使用Runloop ？

              当需要和该线程进行交互的时候才会使用Runloop.

              每一个线程都有其对应的RunLoop，但是默认非主线程的RunLoop是没有运行的，需要为RunLoop添加至少一个事件源，然后去run它。

              一般情况下我们是没有必要去启用线程的RunLoop的，除非你在一个单独的线程中需要长久的检测某个事件。

       ä¸»çº¿ç¨‹默认有Runloop。当自己启动一个线程，如果只是用于处理单一的事件，则该线程在执行完之后就退出了。所以当我们需要让该线程监听某项事务

       æ—¶ï¼Œå°±å¾—让线程一直不退出，runloop就是这么一个循环，没有事件的时候，一直卡着，有事件来临了，执行其对应的函数。

              RunLoop,正如其名所示,是线程进入和被线程用来相应事件以及调用事件处理函数的地方.需要在代码中使用控制语句实现RunLoop的循环,也就是说,需要代码提供while或者for循环来驱动RunLoop.

              在这个循环中,使用一个runLoop对象[NSRunloop currentRunloop]执行接收消息,调用对应的处理函数.

               Runloop接收两种源事件:input sources和timer sources。

              input sources ä¼ é€’异步事件，通常是来自其他线程和不同的程序中的消息；

              timer sources(定时器) ä¼ é€’同步事件（重复执行或者在特定时间上触发）。

              除了处理input sources，Runloop

       ä¹Ÿä¼šäº§ç”Ÿä¸€äº›å…³äºŽæœ¬èº«è¡Œä¸ºçš„notificaiton。注册成为Runloop的observer，可以接收到这些notification，做一些额外

       çš„处理。（使用CoreFoundation来成为runloop的observer）。

       Runloop工作的特点:

              1>当有时间发生时,Runloop会根据具体的事件类型通知应用程序作出相应;

              2>当没有事件发生时,Runloop会进入休眠状态,从而达到省电的目的;

              3>当事件再次发生时,Runloop会被重新唤醒,处理事件.

       æç¤º:一般在开发中很少会主动创建Runloop,而通常会把事件添加到Runloop中.

       äºŒ.Runtime:

       RunTime简称运行时。就是系统在运行的时候的一些机制，其中最主要的是消息机制。对于C语言，函数的调用在编译的时候会决定调用哪个函数（

       C语言的函数调用请看这里

       ï¼‰ã€‚编译完成之后直接顺序执行，无任何二义性。OC的函数调用成为消息发送。属于动态调用过程。在编译的时候并不能决定真正调用哪个函数（事实证明，在编

       è¯‘阶段，OC可以调用任何函数，即使这个函数并未实现，只要申明过就不会报错。而C语言在编译阶段就会报错）。只有在真正运行的时候才会根据函数的名称找

       åˆ°å¯¹åº”的函数来调用。

              那OC是怎么实现动态调用的呢？下面我们来看看OC通过发送消息来达到动态调用的秘密。假如在OC中写了这样的一个代码：

       [objc] view plain?

       <span style="font-size:px;">[obj makeText];</span>  

              其中obj是一个对象，makeText是一个函数名称。对于这样一个简单的调用。在编译时RunTime会将上述代码转化成

       [objc] view plain?

       objc_msgSend(obj,@selector(makeText));  

              首先我们来看看obj这个对象，iOS中的obj都继承于NSObject。

       [objc] view plain?

       @interface NSObject <nsobject> {   

           Class isa  OBJC_ISA_AVAILABILITY;  

       }</nsobject>  

              在NSObjcet中存在一个Class的isa指针。然后我们看看Class：

       [objc] view plain?

       typedef struct objc_class *Class;  

       struct objc_class {   

         Class isa; // æŒ‡å‘metaclass  

         Class super_class ; // æŒ‡å‘其父类  

         const charchar *name ; // ç±»å  

         long version ; // ç±»çš„版本信息，初始化默认为0，可以通过runtime函数class_setVersion和class_getVersion进行修改、读取  

         long info; // ä¸€äº›æ ‡è¯†ä¿¡æ¯,如CLS_CLASS (0x1L) è¡¨ç¤ºè¯¥ç±»ä¸ºæ™®é€š class ï¼Œå…¶ä¸­åŒ…含对象方法和成员变量;CLS_META (0x2L) è¡¨ç¤ºè¯¥ç±»ä¸º metaclass，其中包含类方法;  

         long instance_size ; // è¯¥ç±»çš„实例变量大小(包括从父类继承下来的实例变量);  

         struct objc_ivar_list *ivars; // ç”¨äºŽå­˜å‚¨æ¯ä¸ªæˆå‘˜å˜é‡çš„地址  

         struct objc_method_list **methodLists ; // ä¸Ž info çš„一些标志位有关,如CLS_CLASS (0x1L),则存储对象方法，如CLS_META (0x2L)，则存储类方法;  

         struct objc_cache *cache; // æŒ‡å‘最近使用的方法的指针，用于提升效率；  

         struct objc_protocol_list *protocols; // å­˜å‚¨è¯¥ç±»éµå®ˆçš„协议  

       }  

       æˆ‘们可以看到，对于一个Class类中，存在很多东西，下面我来一一解释一下：

       Class

       isa：指向metaclass，也就是静态的Class。一般一个Obj对象中的isa会指向普通的Class，这个Class中存储普通成员变量和对

       è±¡æ–¹æ³•ï¼ˆâ€œ-”开头的方法），普通Class中的isa指针指向静态Class，静态Class中存储static类型成员变量和类方法（“+”开头的方

       æ³•ï¼‰ã€‚

       Class super_class:指向父类，如果这个类是根类，则为NULL。

       ä¸‹é¢ä¸€å¼ å›¾ç‰‡å¾ˆå¥½çš„描述了类和对象的继承关系：

       æ³¨æ„ï¼šæ‰€æœ‰metaclass中isa指针都指向跟metaclass。而跟metaclass则指向自身。

       Root metaclass是通过继承Root class产生的。与root class结构体成员一致，也就是前面提到的结构。不同的是Root

       metaclass的isa指针指向自身。

       Class类中其他的成员这里就先不做过多解释了，下面我们来看看：

       @selector (makeText)：

       è¿™æ˜¯ä¸€ä¸ªSEL方法选择器。SEL其主要作用是快速的通过方法名字（makeText）查找到对应方法的函数指针，然后调用其函数。SEL其本身是一个

       Int类型的一个地址，地址中存放着方法的名字。对于一个类中。每一个方法对应着一个SEL。所以iOS类中不能存在2个名称相同的方法，即使参数类型不

       åŒï¼Œå› ä¸ºSEL是根据方法名字生成的，相同的方法名称只能对应一个SEL。

       ä¸‹é¢æˆ‘们就来看看具体消息发送之后是怎么来动态查找对应的方法的。

               首先，编译器将代码[obj makeText];转化为objc_msgSend(obj, @selector

       (makeText));，在objc_msgSend函数中。首先通过obj的isa指针找到obj对应的class。在Class中先去cache中

       é€šè¿‡SEL查找对应函数method（猜测cache中method列表是以SEL为key通过hash表来存储的，这样能提高函数查找速度），若

       cache中未找到。再去methodList中查找，若methodlist中未找到，则取superClass中查找。若能找到，则将method加

       å…¥åˆ°cache中，以方便下次查找，并通过method中的函数指针跳转到对应的函数中去执行。