一、什么是runtime
C++編寫的程序通過編譯器直接把函數(shù)地址硬編碼進入可執(zhí)行文件；而Objective-C無法通過編譯器直接把函數(shù)地址硬編碼進入可執(zhí)行文件，而是在程序運行的時候，利用Runtime根據(jù)條件判斷作出決定。函數(shù)標識與函數(shù)過程的真正內(nèi)容之間的關聯(lián)可以動態(tài)修改。Runtime是Objective不可缺少的重要一部分。
二、Objective-C的元素認知
2.1打開/Public Headers/objc.h文件可以看到如下定義：
#if !OBJC_TYPES_DEFINED
/// An opaque type that represents an Objective-C class.
typedef struct objc_class *Class;
/// Represents an instance of a class.
struct objc_object {
Class isa OBJC_ISA_AVAILABILITY;
};
/// A pointer to an instance of a class.
typedef struct objc_object *id;
#endif
Class是一個指向objc_class結構體的指針，而id是一個指向objc_object結構體的指針，其中的isa是一個指向objc_class結構體的指針。其中的id就是我們所說的對象，Class就是我們所說的類。
打開/Public Headers/runtime.h文件
objc_class的定義如下：
typedef struct objc_class *Class;
struct objc_class {
Class isa OBJC_ISA_AVAILABILITY; // metaclass
#if !__OBJC2__
Class super_class OBJC2_UNAVAILABLE; // 父類
const char *name OBJC2_UNAVAILABLE; // 類名
long version OBJC2_UNAVAILABLE; // 類的版本信息，默認為0，可以通過runtime函數(shù)class_setVersion或者class_getVersion進行修改、讀取
long info OBJC2_UNAVAILABLE; // 類信息，供運行時期使用的一些位標識，如CLS_CLASS (0x1L) 表示該類為普通 class，其中包含實例方法和變量;CLS_META (0x2L) 表示該類為 metaclass，其中包含類方法;
long instance_size OBJC2_UNAVAILABLE; // 該類的實例變量大?。ò◤母割惱^承下來的實例變量）
struct objc_ivar_list *ivars OBJC2_UNAVAILABLE; // 該類的成員變量地址列表
struct objc_method_list **methodLists OBJC2_UNAVAILABLE; // 方法地址列表，與 info 的一些標志位有關，如CLS_CLASS (0x1L)，則存儲實例方法，如CLS_META (0x2L)，則存儲類方法;
struct objc_cache *cache OBJC2_UNAVAILABLE; // 緩存最近使用的方法地址，用于提升效率；
struct objc_protocol_list *protocols OBJC2_UNAVAILABLE; // 存儲該類聲明遵守的協(xié)議的列表
#endif
}
/* Use `Class` instead of `struct objc_class *` */
由以上代碼可見，類與對象的區(qū)別就是類比對象多了很多特征成員，類也可以當做一個objc_object來對待，也就是說類和對象都是對象，分別稱作類對象（class object）和實例對象（instance object），這樣我們就可以區(qū)別對象和類了。
isa：objc_object（實例對象）中isa指針指向的類結構稱為class（也就是該對象所屬的類）其中存放著普通成員變量與動態(tài)方法（“-”開頭的方法）；此處isa指針指向的類結構稱為metaclass，其中存放著static類型的成員變量與static類型的方法（“+”開頭的方法）。
super_class： 指向該類的父類的指針，如果該類是根類（如NSObject或NSProxy），那么super_class就為nil。
2.2 SEL
SEL是selector在Objective-C中的表示類型。selector可以理解為區(qū)別方法的ID。
typedef struct objc_selector *SEL;
objc_selector的定義如下：
struct objc_selector {
char *name; OBJC2_UNAVAILABLE;// 名稱
char *types; OBJC2_UNAVAILABLE;// 類型
};
name和types都是char類型。
2.3 IMP
終于到IMP了，它在objc.h中得定義如下：
typedef id (*IMP)(id, SEL, ...);
IMP是“implementation”的縮寫，它是由編譯器生成的一個函數(shù)指針。當你發(fā)起一個消息后（下文介紹），這個函數(shù)指針決定了最終執(zhí)行哪段代碼
2.4 METHOD
Method代表類中的某個方法的類型。
typedef struct objc_method *Method;
objc_method的定義如下：
struct objc_method {
SEL method_name OBJC2_UNAVAILABLE; // 方法名
char *method_types OBJC2_UNAVAILABLE; // 方法類型
IMP method_imp OBJC2_UNAVAILABLE; // 方法實現(xiàn)
}
方法名method_name類型為SEL，上文提到過。
方法類型method_types是一個char指針，存儲著方法的參數(shù)類型和返回值類型。
方法實現(xiàn)method_imp的類型為IMP，上文提到過。
2.5 Ivar
Ivar代表類中實例變量的類型
typedef struct objc_ivar *Ivar;
objc_ivar的定義如下：
struct objc_ivar {
char *ivar_name OBJC2_UNAVAILABLE; // 變量名
char *ivar_type OBJC2_UNAVAILABLE; // 變量類型
int ivar_offset OBJC2_UNAVAILABLE; // 基地址偏移字節(jié)
#ifdef __LP64__
int space OBJC2_UNAVAILABLE; // 占用空間
#endif
}
2.6 objc_property_t
objc_property_t是屬性，它的定義如下：
typedef struct objc_property *objc_property_t;
objc_property是內(nèi)置的類型，與之關聯(lián)的還有一個objc_property_attribute_t，它是屬性的attribute，也就是其實是對屬性的詳細描述，包括屬性名稱、屬性編碼類型、原子類型/非原子類型等。它的定義如下：
typedef struct {
const char *name; // 名稱
const char *value; // 值（通常是空的）
} objc_property_attribute_t;
2.7 Cache
Catch的定義如下：
typedef struct objc_cache *Cache
objc_cache的定義如下：
struct objc_cache {
unsigned int mask OBJC2_UNAVAILABLE;
unsigned int occupied OBJC2_UNAVAILABLE;
Method buckets[1] OBJC2_UNAVAILABLE;
};
mask: 指定分配cache buckets的總數(shù)。在方法查找中，Runtime使用這個字段確定數(shù)組的索引位置。
occupied: 實際占用cache buckets的總數(shù)。
buckets: 指定Method數(shù)據(jù)結構指針的數(shù)組。這個數(shù)組可能包含不超過mask+1個元素。需要注意的是，指針可能是NULL，表示這個緩存bucket沒有被占用，另外被占用的bucket可能是不連續(xù)的。這個數(shù)組可能會隨著時間而增長。
objc_msgSend（下文講解）每調(diào)用一次方法后，就會把該方法緩存到cache列表中，下次的時候，就直接優(yōu)先從cache列表中尋找，如果cache沒有，才從methodLists中查找方法。
2.8 Catagory
這個就是我們平時所說的類別了，很熟悉吧。它可以動態(tài)的為已存在的類添加新的方法。
它的定義如下：
typedef struct objc_category *Category;
objc_category的定義如下：
struct objc_category {
char *category_name OBJC2_UNAVAILABLE; // 類別名稱
char *class_name OBJC2_UNAVAILABLE; // 類名
struct objc_method_list *instance_methods OBJC2_UNAVAILABLE; // 實例方法列表
struct objc_method_list *class_methods OBJC2_UNAVAILABLE; // 類方法列表
struct objc_protocol_list *protocols OBJC2_UNAVAILABLE; // 協(xié)議列表
}
因為是入門，以上就列舉這些吧！
三、Objective-C的消息傳遞
3.1 基本消息傳遞
在面向?qū)ο缶幊讨?，對象調(diào)用方法叫做發(fā)送消息。在編譯時，程序的源代碼就會從對象發(fā)送消息轉(zhuǎn)換成Runtime的objc_msgSend函數(shù)調(diào)用。
例如某實例變量receiver實現(xiàn)某一個方法oneMethod
[receiver oneMethod];
Runtime會將其轉(zhuǎn)成類似這樣的代碼
objc_msgSend(receiver, selector);
具體會轉(zhuǎn)換成什么代碼呢？
Runtime會根據(jù)類型自動轉(zhuǎn)換成下列某一個函數(shù)：
objc_msgSend:普通的消息都會通過該函數(shù)發(fā)送
objc_msgSend_stret:消息中有數(shù)據(jù)結構作為返回值（不是簡單值）時，通過此函數(shù)發(fā)送和接收返回值
objc_msgSendSuper:和objc_msgSend類似，這里把消息發(fā)送給父類的實例
objc_msgSendSuper_stret:和objc_msgSend_stret類似，這里把消息發(fā)送給父類的實例并接收返回值
當消息被發(fā)送到實例對象時，是如圖所示處理的（圖片源自網(wǎng)絡）：
objc_msgSend函數(shù)的調(diào)用過程：
- 第一步：檢測這個selector是不是要忽略的。
- 第二步：檢測這個target是不是nil對象。nil對象發(fā)送任何一個消息都會被忽略掉。
- 第三步：
1.調(diào)用實例方法時，它會首先在自身isa指針指向的類（class）methodLists中查找該方法，如果找不到則會通過class的super_class指針找到父類的類對象結構體，然后從methodLists中查找該方法，如果仍然找不到，則繼續(xù)通過super_class向上一級父類結構體中查找，直至根class；
2.當我們調(diào)用某個某個類方法時，它會首先通過自己的isa指針找到metaclass，并從其中methodLists中查找該類方法，如果找不到則會通過metaclass的super_class指針找到父類的metaclass對象結構體，然后從methodLists中查找該方法，如果仍然找不到，則繼續(xù)通過super_class向上一級父類結構體中查找，直至根metaclass； - 第四部：前三部都找不到就會進入動態(tài)方法解析(看下文)。**
四、動態(tài)解析
動態(tài)解析流程圖（圖片來自網(wǎng)絡）：
第一步：通過resolveInstanceMethod：或者resolveClassMethod方法決定是否動態(tài)添加方法。如果返回Yes則通過class_addMethod動態(tài)添加方法，消息得到處理，結束；如果返回No，則進入下一步；
第二步：這步會進入forwardingTargetForSelector:方法，用于指定備選對象響應這個selector，不能指定為self。如果返回某個對象則會調(diào)用對象的方法，結束。如果返回nil，則進入第三部；
第三部：這步我們要通過methodSignatureForSelector:方法簽名，如果返回nil，則消息無法處理。如果返回methodSignature，則進入下一步；
第四部：這步調(diào)用forwardInvocation：方法，我們可以通過anInvocation對象做很多處理，比如修改實現(xiàn)方法，修改響應對象等，如果方法調(diào)用成功，則結束。如果失敗，則進入doesNotRecognizeSelector方法，若我們沒有實現(xiàn)這個方法，那么就會crash。
demo傳送門：https://www.ianisme.com/ios/2019.html
五、runtime項目應用
5.1、實例變量遍例
遍例類的所有實例變量，實現(xiàn)自動歸檔-反歸檔
Ivar *ivars = class_copyIvarList([self class], &count);
// KVC中setValue中使用
// 我們知道在KVC中如果直接setValue如果對象沒有這個屬性或者是變量就會直接Crash，如：
SomeObj *obj = [[SomeObj alloc]init];
[obj setValue:@"value" forKey:@"objName"];
// SomeObj 沒有objName這個屬性
// 這段代碼會直接Crash，使用runtime遍例實例變量避免
5.2、動態(tài)關聯(lián)對象
使用Runtime來在一個已有對象上動態(tài)的掛載另一個對象
如：如果你在對象傳遞（傳參）的時候需要用到某個屬性，按照以往的思路：我繼承這個類重新創(chuàng)建一個新類就完事了，這個思路沒有問題，但麻煩，要是有一個方法能直接將我想要的屬性掛載上去豈不是更好？代碼簡單、易懂。
實際開發(fā)中，一個UIViewController中多個UITableView（或UIAlertView）它們的代理相同，動態(tài)關聯(lián)后在代理方法中就可以分別不同對象進行不同處理。
下面就來講解下如何使用Runtime來 在已有對象上動態(tài)掛載另外一個對象。
5.3、動態(tài)關聯(lián)函數(shù)/方法
動態(tài)關聯(lián)方法，在運時期動態(tài)增加、交換方法。
替換系統(tǒng)方法，自動實現(xiàn)功能。
遍例系統(tǒng)類的方法，查看新特性。
