深入理解Objective-C的Runtime机制

http://www.csdn.net/article/2015-07-06/2825133-objective-c-runtime/6

深入理解Objective-C的Runtime机制
发表于2015-07-06 11:53| 46846次阅读| 来源CSDN| 19 条评论| 作者刘耀柱
移动开发
Objective-C
开发经验
运行时
面向对象
机制
数据结构

摘要：Objective-C是基于C加入了面向对象特性和消息转发机制的动态语言，除编译器之外，还需用Runtime系统来动态创建类和对象，进行消息发送和转发。本文作者通过分析Apple开源的Runtime代码来深入理解OC的Runtime机制。

三种方法的选择
Runtime提供三种方式来将原来的方法实现代替掉，那该怎样选择它们呢？

Method Resolution：由于Method Resolution不能像消息转发那样可以交给其他对象来处理，所以只适用于在原来的类中代替掉。
Fast Forwarding：它可以将消息处理转发给其他对象，使用范围更广，不只是限于原来的对象。
Normal Forwarding：它跟Fast Forwarding一样可以消息转发，但它能通过NSInvocation对象获取更多消息发送的信息，例如：target、selector、arguments和返回值等信息。

Associated Objects
当使用Category对某个类进行扩展时，有时需要存储属性，Category是不支持的，这时需要使用Associated Objects来给已存在的类Category添加自定义的属性。Associated Objects提供三个API来向对象添加、获取和删除关联值：

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

其中objc_AssociationPolicy是个枚举类型，它可以指定Objc内存管理的引用计数机制。

[cpp] view plaincopy

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. */  
};  

下面有个关于NSObject+AssociatedObject Category添加属性associatedObject的示例代码：
NSObject+AssociatedObject.h

[cpp] view plaincopy

@interface NSObject (AssociatedObject)  
@property (strong, nonatomic) id associatedObject;  
@end  

NSObject+AssociatedObject.m

[cpp] view plaincopy

@implementation NSObject (AssociatedObject)  
- (void)setAssociatedObject:(id)associatedObject  
{  
    objc_setAssociatedObject(self, @selector(associatedObject), associatedObject, OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC);  
}  
- (id)associatedObject  
{  
    return objc_getAssociatedObject(self, _cmd);  
}  
@end  

Associated Objects的key要求是唯一并且是常量，而SEL是满足这个要求的，所以上面的采用隐藏参数_cmd作为key。
Method Swizzling
Method Swizzling就是在运行时将一个方法的实现代替为另一个方法的实现。如果能够利用好这个技巧，可以写出简洁、有效且维护性更好的代码。可以参考两篇关于Method Swizzling技巧的文章：

nshipster Method Swizzling
Method Swizzling和AOP实践

Aspect-Oriented Programming(AOP)
类似记录日志、身份验证、缓存等事务非常琐碎，与业务逻辑无关，很多地方都有，又很难抽象出一个模块，这种程序设计问题，业界给它们起了一个名字叫横向关注点(Cross-cutting concern)，AOP作用就是分离横向关注点(Cross-cutting
concern)来提高模块复用性，它可以在既有的代码添加一些额外的行为(记录日志、身份验证、缓存)而无需修改代码。
危险性
Method Swizzling就像一把瑞士小刀，如果使用得当，它会有效地解决问题。但使用不当，将带来很多麻烦。在stackoverflow上有人已经提出这样一个问题：What
are the Dangers of Method Swizzling in Objective C?，它的危险性主要体现以下几个方面：

Method swizzling is not atomic
Changes behavior of un-owned code
Possible naming conflicts
Swizzling changes the method's arguments
The order of swizzles matters
Difficult to understand (looks recursive)
Difficult to debug

总结
虽然在平时项目不是经常用到Objective-C的Runtime特性，但当你阅读一些iOS开源项目时，你就会发现很多时候都会用到。所以深入理解Objective-C的Runtime数据结构、消息转发机制有助于你更容易地阅读和学习开源项目。
扩展阅读

玉令天下博客的Objective-C Runtime
顾鹏博客的Objective-C Runtime
Associated Objects
Method Swizzling
Method Swizzling和AOP实践
Objective-C Runtime Reference 
What are the Dangers of Method Swizzling in Objective C?
iOS程序员6级考试（答案和解释）
作者简介：刘耀柱（@Sam_Lau_Dev），iOS Developer兼业余Designer，参与开发技术前线iOS项目翻译，个人博客：http://www.jianshu.com/users/256fb15baf75/latest_articles，GitHub：https://github.com/samlaudev。