OC-Runtime

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Objective-C是一门动态性比较强的编程语言，跟C、C++等语言有着很大的不同
Objective-C的动态性是由Runtime API来支撑的
Runtime API提供的接口基本都是C语言的，源码由C\C++\汇编语言编写

libobjc源码
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代码地址

GNUstep是GNU计划的项目之一，它将Cocoa的OC库重新开源实现了一遍。虽然GNUstep不是苹果官方源码，但还是具有一定的参考价值。

关联对象

默认情况下，因为分类底层结构的限制，不能添加成员变量到分类中。但可以通过关联对象来间接实现。

方法定义

添加关联对象(Set)

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void objc_setAssociatedObject(id object, const void * key, id value, objc_AssociationPolicy policy)

获得关联对象(Get)

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id objc_getAssociatedObject(id object, const void * key)

移除所有的关联对象(Remove)

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void objc_removeAssociatedObjects(id object)

objc_AssociationPolicy

objc_AssociationPolicy 对应的修饰符
OBJC_ASSOCIATION_ASSIGN assign
OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC strong, nonatomic
OBJC_ASSOCIATION_COPY_NONATOMIC copy, nonatomic
OBJC_ASSOCIATION_RETAIN strong, atomic
OBJC_ASSOCIATION_COPY copy, atomic

key的常见用法

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// 使用全局变量
static const char MyKey;
objc_setAssociatedObject(obj, &MyKey, value, OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC)
objc_getAssociatedObject(obj, &MyKey)
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// 使用getter方法的@selecor作为key - 最优
objc_setAssociatedObject(obj, @selector(getter), value, OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC)
objc_getAssociatedObject(obj, @selector(getter)) // @selector(getter) == _cmd
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// 使用属性名作为key
objc_setAssociatedObject(obj, @"property", value, OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC);
objc_getAssociatedObject(obj, @"property");
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// 使用变量自己的地址作为key
const void *kkey = &kkey
objc_setAssociatedObject(obj, kkey, value, OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC);
objc_getAssociatedObject(obj, kkey);

用法

为UITextView增加限制的属性

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// UITextView+limit.h
@interface UITextView (limit)
@property (assign) NSUInteger maxLength;
@end
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// UITextView+limit.m
- (void)setMaxLength:(NSUInteger)maxLength {
    objc_setAssociatedObject(self, @selector(maxLength), @(maxLength), OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC);
    ...
}

- (NSUInteger)maxLength {
    return [objc_getAssociatedObject(self, @selector(maxLength)) unsignedIntegerValue];
}

底层原理

实现关联对象核心底层类

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AssociationsManager - 全局管理关联对象的单例
AssociationsHashMap - manager单例的字典实例<实例对象地址,ObjectAssociationMap>
ObjectAssociationMap - <key,ObjcAssociation>
ObjcAssociation - class {policy,value}

常用API

类相关

动态创建一个类（参数：父类，类名，额外的内存空间）

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Class objc_allocateClassPair(Class superclass, const char *name, size_t extraBytes)

类创建后要调用注册

注册一个类（要在类注册之前添加成员变量）

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void objc_registerClassPair(Class cls)

注册后代表类对象和元类对象结构已经确定

销毁一个类

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void objc_disposeClassPair(Class cls)

获取isa指向的Class

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Class object_getClass(id obj)

设置isa指向的Class

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Class object_setClass(id obj, Class cls)

判断一个OC对象是否为Class

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BOOL object_isClass(id obj)

判断一个Class是否为元类

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BOOL class_isMetaClass(Class cls)

获取父类

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Class class_getSuperclass(Class cls)

成员变量

获取一个实例变量信息

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Ivar class_getInstanceVariable(Class cls, const char *name)

拷贝实例变量列表（最后需要调用free释放）

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Ivar *class_copyIvarList(Class cls, unsigned int *outCount)

设置和获取成员变量的值

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void object_setIvar(id obj, Ivar ivar, id value)
id object_getIvar(id obj, Ivar ivar)

动态添加成员变量（已经注册的类是不能动态添加成员变量的）

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BOOL class_addIvar(Class cls, const char * name, size_t size, uint8_t alignment, const char * types)

获取成员变量的相关信息

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const char *ivar_getName(Ivar v)
const char *ivar_getTypeEncoding(Ivar v)

属性

获取一个属性

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objc_property_t class_getProperty(Class cls, const char *name)

拷贝属性列表（最后需要调用free释放）

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objc_property_t *class_copyPropertyList(Class cls, unsigned int *outCount)

动态添加属性

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BOOL class_addProperty(Class cls, const char *name, const objc_property_attribute_t *attributes,
                  unsigned int attributeCount)

动态替换属性

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void class_replaceProperty(Class cls, const char *name, const objc_property_attribute_t *attributes,
                      unsigned int attributeCount)

获取属性的一些信息

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const char *property_getName(objc_property_t property)
const char *property_getAttributes(objc_property_t property)

方法

获得一个实例方法、类方法

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Method class_getInstanceMethod(Class cls, SEL name)
Method class_getClassMethod(Class cls, SEL name)

方法实现相关操作

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IMP class_getMethodImplementation(Class cls, SEL name) 
IMP method_setImplementation(Method m, IMP imp)
void method_exchangeImplementations(Method m1, Method m2)

拷贝方法列表（最后需要调用free释放）

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Method *class_copyMethodList(Class cls, unsigned int *outCount)

动态添加方法

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

动态替换方法

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IMP class_replaceMethod(Class cls, SEL name, IMP imp, const char *types)

获取方法的相关信息（带有copy的需要调用free去释放）

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SEL method_getName(Method m)
IMP method_getImplementation(Method m)
const char *method_getTypeEncoding(Method m)
unsigned int method_getNumberOfArguments(Method m)
char *method_copyReturnType(Method m)
char *method_copyArgumentType(Method m, unsigned int index)

选择器

选择器相关

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const char *sel_getName(SEL sel)
SEL sel_registerName(const char *str)

用block作为方法实现

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IMP imp_implementationWithBlock(id block)
id imp_getBlock(IMP anImp)
BOOL imp_removeBlock(IMP anImp)

场景应用

方法交换

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+ (void)initialize {
    static dispatch_once_t once;
    dispatch_once(&once, ^{
        Class class = NSClassFromString(@"__NSArrayI");
        [self swizzleMethods:class originalSelector:@selector(objectAtIndex:) swizzledSelector:@selector(ll_objectAtIndex:)];
    });
}

/// 方法交换的具体实现
+ (void)swizzleMethods:(Class)class originalSelector:(SEL)origSel swizzledSelector:(SEL)swizSel {
    Method origMethod = class_getInstanceMethod(class, origSel);
    Method swizMethod = class_getInstanceMethod(class, swizSel);

    //class_addMethod will fail if original method already exists
    BOOL didAddMethod = class_addMethod(class, origSel, method_getImplementation(swizMethod), method_getTypeEncoding(swizMethod));

    if (didAddMethod) {
        class_replaceMethod(class, swizSel, method_getImplementation(origMethod), method_getTypeEncoding(origMethod));
    } else {
        //origMethod and swizMethod already exist
        method_exchangeImplementations(origMethod, swizMethod);
    }
}