iOS Runtime的探討

一、iOSruntime原理

iOS Runtime是基於C語言的庫，它提供了一系列底層API來實現Objective-C的各種特性。在iOS系統中，Objective-C本質上是通過Runtime實現類與對象之間的映射關係，並且實現了動態綁定、消息傳遞以及消息轉發等功能。

Objective-C主要的工作方式是通過方法進行消息傳遞。在編譯時，我們調用的是方法名，但在運行時則是通過Runtime中的方法查找實現來實現消息傳遞的。

二、ios runtime消息轉發預防崩潰

iOS應用程序不可避免會出現問題，其中一種常見的問題是崩潰。在應用程序崩潰時，我們可以利用Runtime的特性來解決問題。

Objective-C提供了消息轉發機制，其作用是在找不到方法實現時，傳遞消息的對象能夠在運行時動態生成方法並實現對應的功能。

我們可以使用Runtime提供的`-resolveInstanceMethod:`方法，來動態解析類中的方法。在`-resolveInstanceMethod:`方法中，我們可以通過傳遞一個方法選擇器，然後手動添加並為這個選擇器執行一個實現。

+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel {
    if (sel == @selector(test)) {
        class_addMethod(self, sel, (IMP)testMethod, "");
        return YES;
    }
    return [super resolveInstanceMethod:sel];
}

void testMethod(void) {
    NSLog(@"testMethod was called");
}

三、iosruntime消息轉發機制

當我們調用一個對象的某個方法時，消息會從對象開始傳遞，最終被消息的接收方處理掉。然而當接收方無法處理這個消息時，消息傳遞過程就不再是一條線的形式。

在Objective-C中，我們可以利用Runtime提供的消息轉發機制來解決這一問題。消息轉發機制的基本思想是：當一個對象無法響應某個消息時，它可以把這個消息轉發給另一個對象來處理。常見的消息轉發分為三個步驟：首先，我們需要實現`-resolveInstanceMethod:`方法，這個方法能夠動態解析類中的方法。當類無法動態解析方法時，會觸發`-forwardingTargetForSelector:`方法，該方法能夠將該方法轉發給另一個對象來處理。最後，如果還無法處理該方法時，執行`-methodSignatureForSelector:`方法和`-forwardInvocation:`方法，這兩個方法可以將消息的參數進行包裝並轉發。

- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector {
    if (aSelector == @selector(test)) {
        NSLog(@"forwardingTargetForSelector was called");
        return [OtherObject new];
    }
    return [super forwardingTargetForSelector:aSelector];
}

- (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector {
    if (aSelector == @selector(test)) {
        NSLog(@"methodSignatureForSelector was called");
        return [NSMethodSignature signatureWithObjCTypes:"v@:"];
    }
    return [super methodSignatureForSelector:aSelector];
}

- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation {
    if (anInvocation.selector == @selector(test)) {
        NSLog(@"forwardInvocation was called");
        [anInvocation invokeWithTarget:[OtherObject new]];
    } else {
        [super forwardInvocation:anInvocation];
    }
}

- (void)test {
    NSLog(@"test method was called");
}

四、ios runtime簡單用法

iOS runtime可以用來從已有的類和方法中創建新的類和方法，可以通過下列方法在運行時獲取並操作類。我們可以通過Runtime來獲得類名，實例變數、屬性、方法、協議等信息。

// 獲取類名
NSString *className = NSStringFromClass([UIView class]);

// 創建類
Class newClass = objc_allocateClassPair([NSObject class], "NewObject", 0);

// 添加實例變數
class_addIvar(newClass, "_name", sizeof(NSString *), log(sizeof(NSString *)), @encode(NSString *));

// 添加方法
class_addMethod(newClass, @selector(newMethod), (IMP)imp_implementationWithBlock(^(id self) {
    NSLog(@"New method implementation");
}), "v@:");

// 註冊新類
objc_registerClassPair(newClass);

五、iOS runtime應用

在iOS的開發中，我們經常需要使用Runtime來實現一些高級功能，比如在運行時動態創建類，為已存在的類動態添加方法等等。利用Runtime，我們可以實現很多功能，比如方法交換、方法調用等。

一個常見的應用是Hook系統API，我們可以使用Method Swizzling技術，來替換系統API的實現。例如，如果我們想要Hook一個系統提供的方法，比如`NSLog()`，我們可以先定義一個方法，然後將`NSLog()`和我們定義的方法進行交換。

// 定義新的NSLog()方法
void newNSLog(NSString *format, ...) {
    // 自定義的實現
}

// 獲取原方法
Method originalMethod = class_getInstanceMethod(objc_getClass("NSConcretePrintStream"), sel_registerName("write:"));

// 獲取新方法
Method replacementMethod = class_getFunctionImplementation([self class], sel_registerName("newNSLog"));

// 交換方法
method_exchangeImplementations(originalMethod, replacementMethod);

六、ios runtime的理解

iOS Runtime是Objective-C語言的核心，可以理解為Objective-C的中介，就像JavaScript中的虛擬機（VM）一樣。在Objective-C開發中，我們經常需要運行時來擴展系統API和實現動態方法調用。利用iOS Runtime，我們可以在不修改代碼的情況下改變其行為，這是Objective-C的核心特性之一。

理解iOS Runtime可以讓我們更好地理解Objective-C，從而開發更高效的應用程序。在實際開發中，我們應該充分利用iOS Runtime提供的特性進行優化和擴展。

七、iOS runtime和runloop

在iOS開發中，我們通常使用Runloop來負責處理事件和響應用戶的操作。iOS Runtime可以從根本上改變Runloop的行為，並且可以在執行某些特殊操作時使用Runloop的一些特性。

利用Runloop和iOS Runtime，我們可以實現一些高級功能，例如非同步下載圖片，實現後台任務，對系統的API進行Hook等等。通過理解iOS Runtime和Runloop的交互原理，我們可以更好地管理應用程序的工作流，提高應用程序的性能和響應能力。