什么是運行時

運行時是OC動態(tài)性得以實現(xiàn)的一個機(jī)制，OC以一個動態(tài)語言，把靜態(tài)語言編譯和鏈接的事情放到了運行時來處理，但是怎么處理呢，運行時機(jī)制就是處理這個事情的，它是一套用C和匯編編寫的API。
并且蘋果開源了API， 其中主要在文件runtime.h 和 message.h中

核心概念

類的本質(zhì)
objc_class 和 Class

struct objc_class {
    Class _Nonnull isa  OBJC_ISA_AVAILABILITY;

#if !__OBJC2__
    Class _Nullable super_class                              OBJC2_UNAVAILABLE;
    const char * _Nonnull name                               OBJC2_UNAVAILABLE;
    long version                                             OBJC2_UNAVAILABLE;
    long info                                                OBJC2_UNAVAILABLE;
    long instance_size                                       OBJC2_UNAVAILABLE;
    struct objc_ivar_list * _Nullable ivars                  OBJC2_UNAVAILABLE;
    struct objc_method_list * _Nullable * _Nullable methodLists                    OBJC2_UNAVAILABLE;
    struct objc_cache * _Nonnull cache                       OBJC2_UNAVAILABLE;
    struct objc_protocol_list * _Nullable protocols          OBJC2_UNAVAILABLE;
#endif

}

// Class  結(jié)構(gòu)體指針，  指向某個類實例， 表示這個類
typedef struct objc_class *Class;

類的本質(zhì)，或者說數(shù)據(jù)格式就是結(jié)構(gòu)體， 一個結(jié)構(gòu)體變量就是一個類對象，或者說實例。

objc_object 和 id

struct objc_object {
    Class _Nonnull isa  OBJC_ISA_AVAILABILITY;
};
typedef struct objc_object *id;

objc_selector 和 SEL

typedef struct objc_selector *SEL;

IMP 可以理解為函數(shù)指針， 指向函數(shù)實現(xiàn)首地址

#if !OBJC_OLD_DISPATCH_PROTOTYPES
typedef void (*IMP)(void /* id, SEL, ... */ ); 
#else
typedef id _Nullable (*IMP)(id _Nonnull, SEL _Nonnull, ...); 
#endif

/// 方法    Method  結(jié)構(gòu)體指針，  一個方法包含 方法名SEL，  方法類型 和 方法的實現(xiàn)IMP
struct objc_method {
    SEL _Nonnull method_name                                 OBJC2_UNAVAILABLE;
    char * _Nullable method_types                            OBJC2_UNAVAILABLE;
    IMP _Nonnull method_imp                                  OBJC2_UNAVAILABLE;
} 
typedef struct objc_method *Method;


/// 實例變量
struct objc_ivar {
    char * _Nullable ivar_name         // 變量名                      OBJC2_UNAVAILABLE;
    char * _Nullable ivar_type              // 變量的類型編碼                  OBJC2_UNAVAILABLE;
    int ivar_offset                                          OBJC2_UNAVAILABLE;
#ifdef __LP64__
    int space                                                OBJC2_UNAVAILABLE;
#endif
}
typedef struct objc_ivar *Ivar;

/// 分類  包括分類名，  類名，實例方法列表，類方法列表和協(xié)議列表
struct objc_category {
    char * _Nonnull category_name                            OBJC2_UNAVAILABLE;
    char * _Nonnull class_name                               OBJC2_UNAVAILABLE;
    struct objc_method_list * _Nullable instance_methods     OBJC2_UNAVAILABLE;
    struct objc_method_list * _Nullable class_methods        OBJC2_UNAVAILABLE;
    struct objc_protocol_list * _Nullable protocols          OBJC2_UNAVAILABLE;
}
typedef struct objc_category *Category;

/// 屬性
typedef struct objc_property *objc_property_t;

類，父類，元類

/*
        1, 實例的類其實也是對象， 叫做類對象，區(qū)別就是類對象在內(nèi)存中只有一份  類對象的類叫做元類
        2，當(dāng)調(diào)用實例方法時， 會去類對象的方法列表中查找匹配
        3，當(dāng)調(diào)用類方法時，  會去類的元類中查找
        4，觀察類存儲結(jié)構(gòu)的定義，  發(fā)現(xiàn)有isa和  super兩個class類型的數(shù)據(jù)，  其中isa指向所屬的類，super指向父類
        5.每個實例對象的類都是類對象，每個類對象的類都是元類對象，每個元類對象的類都是根元類（root meta class的isa指向自身）
      6.類對象的父類最終繼承自根類對象NSObject，NSObject的父類為nil
        7.元類對象（包括根元類）的父類最終繼承自根類對象NSObject
     */

類和元類結(jié)構(gòu)圖.png

方法調(diào)用的本質(zhì)？
方法調(diào)用的本質(zhì)就是向方法調(diào)用者發(fā)送了一條消息，核心方法是
objc_msgSend(void /* id self, SEL op, ... */ ) , OC中的每一個方法調(diào)用會轉(zhuǎn)化成這個c函數(shù)調(diào)用， 其中第一個參數(shù)是方法的調(diào)用者， 第二個參數(shù)表示方法名， 之后是可變參數(shù)列表， 可以傳入調(diào)用方法需要的參數(shù)。那么這個方法底層做了什么呢， 它會去該實例的類對象的方法列表中尋找同名的方法， 如果在本類中找不到就去到父類中尋找， 如果找到同名方法SEL或者Selector后， 拿到對應(yīng)的IMP，然后根據(jù)參數(shù)調(diào)用對應(yīng)的函數(shù)。如果找不到就會進(jìn)入消息轉(zhuǎn)發(fā)

有什么作用

利用runtime提供的API我們可以獲取所有已經(jīng)注冊的類，獲取指定類的信息（包括名字，所有實例變量，屬性， 方法信息） 動態(tài)的創(chuàng)建類， 給類添加方法，屬性（assiociateObject）和 交換方法的實現(xiàn)（hook）
1, 獲取類的所有實例變量（類型 名字）其中實例變量包括類中定義的實例變量和屬性生成的實例變量
2，獲取屬性
3，獲取方法。 獲取對象方法是在本類中查找，， 獲取類方法需要到元類中查找
4，添加屬性。
4.1，對于還沒有注冊的類 添加屬性有相應(yīng)的函數(shù)，但是屬性類型編碼需要看一下
4.2， 對于已經(jīng)注冊過的類，如果想添加屬性的話，只能使用關(guān)聯(lián)對象了。對于還沒有注冊的類 有相應(yīng)的函數(shù)可以添加屬性
5，添加方法 改變方法的實現(xiàn)
6，動態(tài)的添加一個類 創(chuàng)建實例
7，獲取實例變量 和 屬性區(qū)別
8， 用運行時配合KVC 改變系統(tǒng)的私有屬性
詳見demo https://github.com/JTWang4778/RuntimeDemo

在Swift中使用和在OC中使用有什么區(qū)別

Swift代碼中已經(jīng)沒有了Objective-C的運行時消息機(jī)制, 在代碼編譯時即確定了其實際調(diào)用的方法. 所以純粹的Swift類和對象沒有辦法使用runtime, 更不存在method swizzling.
為了兼容Objective-C, 凡是繼承NSObject的類都會保留其動態(tài)性, 依然遵循Objective-C的?運行時消息機(jī)制, 因此可以通過runtime獲取其屬性和方法, 實現(xiàn)method swizzling.

面向切面編程

APO， Aspect Oriented Programming面向切面編程， 可以通過預(yù)編譯方式和運行期動態(tài)代理實現(xiàn)在不修改源代碼的情況下給程序動態(tài)統(tǒng)一添加功能的一種技術(shù)。利用運行時我們可以在IOS開發(fā)中運用面向切面編程的思路給工程統(tǒng)一添加某一項功能。 典型的是給現(xiàn)有的類添加方法和屬性，然后hook到原有實現(xiàn)添加處理。 有名的三方有FDFullscreenPopGesture 和 MLeaksFinder

關(guān)于runtime的幾個問題

1, + class, -class 和 objc_getClass 作用一樣嗎？
object_getClass(obj)返回的是obj中的isa指針；而[obj class]則分兩種情況：一是當(dāng)obj為實例對象時，[obj class]中class是實例方法：- (Class)class，返回的obj對象中的isa指針；二是當(dāng)obj為類對象（包括元類和根類以及根元類）時，調(diào)用的是類方法：+ (Class)class，返回的結(jié)果為其本身。
http://www.itdecent.cn/p/ae5c32708bc6
2，isKindOfClass 和 isMemmberOfClass 區(qū)別

//    JTView *subInstance = [JTView new];
//    // 調(diào)用者是否為給定類的實例或任何繼承自給定類的實例。
//    BOOL asdf = [subInstance isKindOfClass:[JTView class]];
//    if (asdf) {
//        NSLog(@"是子類");
//    }else {
//        NSLog(@"不是子類");
//    }
//    // 是否是給定類的實例
//    if ([subInstance isMemberOfClass:[JTView class]]) {
//        NSLog(@"是該類的子類");
//    }else {
//        NSLog(@"不是該類的子類");
//    }

3, 幾個面試題
http://blog.sunnyxx.com/2014/11/06/runtime-nuts/

4,+load 和 +initialize 方法

• 調(diào)用方式不同，load方法是在main方法執(zhí)行之前，直接調(diào)用函數(shù)，而initialize走的是消息機(jī)制
• 調(diào)用時機(jī)不同， load方法是在main方法執(zhí)行之前， 類加載進(jìn)內(nèi)存的時候調(diào)用的，并且只要類實現(xiàn)了load方法必定調(diào)用。而initialize是惰性調(diào)用， 只有第一次使用類的時候才會調(diào)用
• load方法的調(diào)用順序是（如果都實現(xiàn)的話）超類，子類，分類，對于多個分類的調(diào)用順序就不一定了。如果沒有實現(xiàn)就不調(diào)用，不會調(diào)用父類的load方法。也就是說一個類的load方法只調(diào)用一次，但是initialize可能調(diào)用多次。
• initialize 是線程安全的， 如果子類沒有實現(xiàn)就會調(diào)用父類的方法