Objective-C 運行時

運行時（runtime）這個術(shù)語有多重的意思。到目前為止，我們用它形容應(yīng)用在用戶電腦中運行的一段時間。運行時可以和編譯時（compile-time）做對比，編譯時是在程序運行之前，還在使用Xcode構(gòu)建程序的一段時間。
Objective-C運行時是OS X以及iOS系統(tǒng)執(zhí)行Objective-C代碼的一部分。它還負(fù)責(zé)動態(tài)的追蹤記錄哪些類存在，這些類定義了哪些方法，以及查看消息是否恰當(dāng)?shù)卦趯ο笾g傳遞。

內(nèi)省

內(nèi)省（introspection）是Objective-C運行時的一個特性：它能夠讓對象在程序運行的時候回答關(guān)于自身的問題。例如，這里有一個NSObject方法叫做respondsToSelector:

- (BOOL)respondsToSelector:(SEL)aSelector;

其中的一個實參是一個選擇器（一個方法的名字）。如果對象實現(xiàn)了該選擇器的名字的方法，就會返回YES；如果沒有實現(xiàn)，就返回NO。使用respondsToSelector:即是內(nèi)省的例子。

動態(tài)查找并執(zhí)行方法

對象發(fā)送消息的時候，它會開始搜索要執(zhí)行的方法。通常會從接收者的isa指針指向的類開始進(jìn)行搜索，然后根據(jù)繼承層級搜索，直到找到需要的方法。
動態(tài)查找并執(zhí)行方法構(gòu)成了Objective-C消息發(fā)送機(jī)制的基礎(chǔ)，它也是Objective-C運行時的另一大特性。
查找并執(zhí)行方法是C函數(shù) objc_msgSend() 的工作。這個函數(shù)的實參是接收消息的對象，被執(zhí)行的方法的選擇器，以及這個方法的所有實參。

//  動態(tài)查找，并執(zhí)行方法 objc_msgSend
NSString *nameString = @"miky";
NSString *capsName = objc_msgSend(nameString, @selector(uppercaseString));
NSLog(@"%@",capsName);

類以及繼承層級的管理

Objective-C 運行時不僅負(fù)責(zé)記錄正在使用哪些類，還負(fù)責(zé)記錄那些包含到程序中的庫以及框架使用的類。

#import <Foundation/Foundation.h>
#import <objc/message.h>
#import <objc/runtime.h>

//  獲取給定類的繼承層級
//  這個函數(shù)會獲取一個類對象后得到它的父類，然后繼續(xù)獲取父類的父類，直到最后再也沒有父類。通常，最后的類會是NSObject。
NSArray *BNRHierarchyForClass(Class cls) {
    //  聲明一個數(shù)組用來保存類及其父類組成的列表，創(chuàng)建一個層級
    NSMutableArray *classHierarchy = [NSMutableArray array];
    //  繼續(xù)追蹤繼承層級，知道再也沒有父類
    for (Class c = cls; c != Nil; c = class_getSuperclass(c)) {
        NSString *className = NSStringFromClass(c);
        [classHierarchy insertObject:className atIndex:0];
    }
    return classHierarchy;
}

//  獲取給定類的方法列表
//  方法（Method）方法是一類結(jié)構(gòu)的名字，這類結(jié)構(gòu)的成員包括方法的選擇器（SEL類型的變量）以及一個函數(shù)指針（function pointer)
//  函數(shù)指針指向執(zhí)行程序中內(nèi)存數(shù)據(jù)段的一大塊代碼。這個函數(shù)指針是IMP類型的變量。
NSArray *BNRMethodsForClass(Class cls) {
    unsigned int methodCount = 0;
    Method *methodList = class_copyMethodList(cls, &methodCount);
    NSMutableArray *methodArray = [NSMutableArray array];
    for (int m = 0; m < methodCount ; m++) {
        //  獲取當(dāng)前的方法
        Method currentMethod = methodList[m];
        //  獲取當(dāng)前方法的選擇器
        SEL methodSelector = method_getName(currentMethod);
        //  給數(shù)組增加字符串表達(dá)式
        [methodArray addObject:NSStringFromSelector(methodSelector)];
    }
    return methodArray;
}

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        //  創(chuàng)建一個字典數(shù)組，每個字典都會保存類的名稱、層級以及給定類的方法列表
        NSMutableArray *runtimeClassesInfo = [NSMutableArray array];
        
        //  聲明一個變量，用來保存注冊表的數(shù)量。
        unsigned int classCount = 0;
        //  創(chuàng)建一個指針指向應(yīng)用當(dāng)前加載的所有注冊類的列表
        //  通過引用返回注冊類的數(shù)量
        Class *classList = objc_copyClassList(&classCount);
        
        //  列表單中的每個類 遍歷類列表
        for (int i = 0; i < classCount; i++) {
            //  將類的列表作為一個C語言數(shù)組處理，獲取其中的一個類
            Class currentClass = classList[i];
            
            //  將類的名稱作為字符串處理
            NSString *className = NSStringFromClass(currentClass);
            //  輸出類的名稱
//            NSLog(@"className : %@",className);
            
            NSArray *hierarchy = BNRHierarchyForClass(currentClass);
            NSArray *methods = BNRMethodsForClass(currentClass);
            NSDictionary *classInfoObject = @{@"classname" : className,
                                              @"hierarchy" : hierarchy,
                                              @"methods" : methods};
            [runtimeClassesInfo addObject:classInfoObject];
        }
        //  現(xiàn)在已經(jīng)不需要這個類列表的緩存區(qū)了，釋放它
        free(classList);
        //  按照字母順序給這些類排序，打印出來
        NSSortDescriptor *alphaAsc = [NSSortDescriptor sortDescriptorWithKey:@"name" ascending:YES];
        NSArray *sortedArray = [runtimeClassesInfo sortedArrayUsingDescriptors:@[alphaAsc]];
        
        NSLog(@"There are %ld classes registered with this program`s Runtime",sortedArray.count);
        NSLog(@"%@",sortedArray);
    }
    return 0;
}

objc_copyClassList()函數(shù)會返回一個由指定類對象的指針組成的C數(shù)組。
按照慣例，調(diào)用名字中包含“copy”或“create”的函數(shù)時所使用的內(nèi)存，例如objc_copyClassList()函數(shù)，如果不再需要，就必須釋放。這種情況我們稱之為創(chuàng)建規(guī)則（create rule）。與之類似，如果調(diào)用名字中包含“get”的函數(shù)時所使用的內(nèi)存不歸你所有，就不必釋放。這種情況我們稱之為獲取規(guī)則（get rule）。注意這兩條規(guī)則和手動內(nèi)存管理中使用的規(guī)則類似。

KVO 的工作原理

KVO 是蘋果公司的API依賴于運行時函數(shù)的另一個例子。在第36章討論KVO 的時候，如果對象使用存取器，被觀察的對象可以自動通知屬性中的變化。
運行時，如果向某個對象發(fā)送addObserver:forKeyPath:option:context:消息，那么這個方法可以：

• 決定被觀察對象的類，并使用objc_allocateClassPair()函數(shù)給這個類定義一個新的子類。
• 改變對象的isa指針，讓它指向新的子類（高效改變對象的類型）。
• 覆蓋被觀察對象的存取器，發(fā)送KVO消息。

例如，一個類的location屬性的存方法代碼如下：

- (void)setLocation:(NSPoint)location {
    _location = location;
}

在新的子類中，存取器會被覆蓋如下：

- (void)setLocation:(NSPoint)location {
    [self willChangeValueForKey:@"location"];
    [super setLocation:location];
    [self didChangeValueForKey:@"location"];
}

子類的存取器實現(xiàn)會調(diào)用原始類的實現(xiàn)，然后將它們用簡明的KVO通知消息封裝起來。這些新的類以及方法都會在運行時使用Objective-C運行時函數(shù)定義。

對類新增觀察者之后，會有一個新的子類：

className = "NSKVONotifying_類名";
hierarchy = (NSObject, 類名 ,"NSKVONotifying_BNRTowel");
methods = ("setLocation:" , class , dealloc , "_isKVOA");