objc语言的运行时处理

在Objective-C中，消息是通过objc_msgSend()这个runtime方法及相近的方法来实现的。这个方法需要一个target，selector，还有一些参数。理论上来说，编译器只是把消息分发变成objc_msgSend来执行。比如下面这两行代码是等价的。

1 [array insertObject:foo atIndex:5];  
2 objc_msgSend(array, @selector(insertObject:atIndex:), foo, 5);

class的方法列表其实是一个字典，key为selectors，IMPs为value。一个IMP是指向方法在内存中的实现。很重要的一点是，selector和IMP之间的关系是在运行时才决定的，而不是编译时。这样我们就能玩出些花样。

IMP通常是指向方法的指针，第一个参数是self，类型为id，第二个参数是_cmd，类型为SEL，余下的是方法的参数。这也是self和_cmd被定义的地方。下面演示了Method和IMP

1 - (id)doSomethingWithInt:(int)aInt{} 
2 id doSomethingWithInt(id self, SEL _cmd, int aInt){}

 

objc中存在一些用于修改和自省的方法，这些方法差不多都是以特定的前缀开头，如

class_addIvar, class_addMethod,class_addProperty和class_addProtocol

允许重建classes，

class_copyIvarList,class_copyMethodList, class_copyProtocolList和class_copyPropertyList

能拿到一个class的所有内容，而

class_getClassMethod, class_getClassVariable, class_getInstanceMethod,class_getInstanceVariable, class_getMethodImplementation和class_getProperty

返回单个内容。也有些用于自省的方法，如

class_conformsToProtocol, class_respondsToSelector,class_getSuperclass。

最后，你可以使用class_createInstance来创建一个object。

比较基础的一个动态特性是通过String来生成Classes和Selectors。Cocoa提供了NSClassFromString和NSSelectorFromString方法，使用起来很简单

1 Class stringclass = NSClassFromString(@"NSString");
2 NSString *myString = [stringclass stringWithString:@"Hello World"];

为什么要这么做呢，直接使用class不是更方便，通常情况下，但有些场景有会很能有用，首先可以得知某个class是否存在，因为不存在的话NSClassFromString会返回nil，用于检查。另一个常见的场景是根据不同的输入返回不同的class跟method。在解析数据的时候，下面是一个例子

- (void)parseObject:(id)object {
    for (id data in object) {
        if ([[data type] isEqualToString:@"String"]) {
            [self parseString:[data value]]; 
        } else if ([[data type] isEqualToString:@"Number"]) {
            [self parseNumber:[data value]];
        } else if ([[data type] isEqualToString:@"Array"]) {
            [self parseArray:[data value]];
        }
    }
}
- (void)parseObjectDynamic:(id)object {
    for (id data in object) {
        [self performSelector:NSSelectorFromString([NSString stringWithFormat:@"parse%@:", [data type]]) withObject:[data value]];
    }
}
- (void)parseString:(NSString *)aString {}
- (void)parseNumber:(NSString *)aNumber {}
- (void)parseArray:(NSString *)aArray {}

可以看到用了后者的话可以把代码行数降下来，将来如果有新的类型，只需要增加实现方法即可，而不用去添加新的else if.

在objc中，方法由两部分组成，selector相当于一个方法的id，IMP是方法的实现，这样分开的一个便利之处就是selector和IMP之间的对应关系可以被改变。这就是Method Swizzling的存在处，交换两个方法的实现，下面是代码实现：

 1 void MethodSwizzle(Class aClass, SEL orig_sel, SEL alt_sel){
 2     Method orig_method = nil, alt_method = nil;
 3     // First, look for the methods
 4     orig_method = class_getInstanceMethod(aClass, orig_sel);
 5     alt_method = class_getInstanceMethod(aClass, alt_sel);
 6     // If both are found, swizzle them
 7     if ((orig_method != nil) && (alt_method != nil)){
 8         char *temp1;
 9         IMP temp2;
10         temp1 = orig_method->method_types;
11         orig_method->method_types = alt_method->method_types;
12         alt_method->method_types = temp1;
13         temp2 = orig_method->method_imp;
14         orig_method->method_imp = alt_method->method_imp;
15         alt_method->method_imp = temp2;
16     }
17 }

当然，上面的第八行开始到十五行之间的代码可以用如下进行替换。

method_exchangeImplementations(orig_method,alt_method)

上面我们谈到了方法交换，但是当你发送了一个object无法处理的消息时会发生什么呢？这里首先会是动态方法处理

1 resolveInstanceMethod && resolveClassMethod

在这两个重写的地方运用class_addMethod,同时记得返回YES,下面是一个例子

1 + (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)aSelector {
2     if (aSelector == @selector(myDynamicMethod)) {
3         class_addMethod(self, aSelector, (IMP)myDynamicIMP, "v@:");
4         return YES;
5     }
6     return [super resolveInstanceMethod:aSelector];
7 }

如果resolve method返回了NO，那么运行时就进入下一个步骤--消息转发。首先会调用-forwardingTargetForSelector:，如果只是把消息发送到另一个object，那么就用这个方法，但是如果你想修改消息，那么就要使用-forwardInvocation:，将消息打包成NSInvocation，调用invokeWithTarget:

整个文章下来，可以看到objc表面看起来跟c#,java等语言在方法调用上没什么区别，但最关键的是objc的运行时消息处理，我们可以在消息处理上添加更多的自由，其优势在于在不扩展语言本身的情况下做很多事，比如KVO，提供了优雅的API来与已有的代码进行无疑结合。

下面就结合运行时来谈谈KVO的内部真正实现。当你第一次观察某个object时，runtime会创建一个新的继承原先class的subclass。在这个新的class中，它重写了所有被观察的key，然后将object的isa指针指向新创建的class（这个指针告诉Objective-C运行时某个object到底是哪种类型的object）。所以object神奇地变成了新的子类的实例。