張國文

摘 要：通過筆者多年i0S應(yīng)用開發(fā)的經(jīng)驗，就i0S應(yīng)用開發(fā)的運行時機制做一個淺析，從運行時機制是什么，到運行時機制的基本原理，與運行時交互的方式，及運行時中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，為希望從事iOS開發(fā)的朋友打開一扇門。

關(guān)鍵詞：RunTime;運行時機制;動態(tài)調(diào)用

RunTime簡稱運行時。OC就是運行時機制，也就是在運行時候的一些機制，其中最主要的是消息機制。對于C語言，函數(shù)的調(diào)用在編譯的時候會決定調(diào)用哪個函數(shù)。對于OC的函數(shù)，屬于動態(tài)調(diào)用過程，在編譯的時候并不能決定真正調(diào)用哪個函數(shù)，只有在真正運行的時候才會根據(jù)函數(shù)的名稱找到對應(yīng)的函數(shù)來調(diào)用。

1 怎么理解OC是動態(tài)語言，Runtime又是什么？

靜態(tài)語言：如C語言，編譯階段就要決定調(diào)用哪個函數(shù)，如果函數(shù)未實現(xiàn)就會編譯報錯。

動態(tài)語言：如OC語言，編譯階段并不能決定真正調(diào)用哪個函數(shù)，只要函數(shù)聲明過即使沒有實現(xiàn)也不會報錯。

我們常說OC是一門動態(tài)語言，就是因為它總是把一些決定性的工作從編譯階段推遲到運行時階段。OC代碼的運行不僅需要編譯器，還需要運行時系統(tǒng)（Runtime Sytem）來執(zhí)行編譯后的代碼。

Runtime是一套底層純C語言API，OC代碼最終都會被編譯器轉(zhuǎn)化為運行時代碼，通過消息機制決定函數(shù)調(diào)用方式，這也是OC作為動態(tài)語言使用的基礎(chǔ)。

2 理解消息機制的基本原理

OC的方法調(diào)用都是類似[receiver selector]的形式，其實每次都是一個運行時消息發(fā)送過程。

第一步：編譯階段

[receiver selector]方法被編譯器轉(zhuǎn)化，分為兩種情況：

（1）不帶參數(shù)的方法被編譯為：objc_msgSend（receiver，selector）

（2）帶參數(shù)的方法被編譯為：objc_msgSend（recevier，selector，org1，org2，…）

第二步：運行時階段

消息接收者recever尋找對應(yīng)的selector，也分為兩種情況：

（1）接收者能找到對應(yīng)的selector，直接執(zhí)行接收receiver對象的selector方法。

（2）接收者找不到對應(yīng)的selector，消息被轉(zhuǎn)發(fā)或者臨時向接收者添加這個selector對應(yīng)的實現(xiàn)內(nèi)容，否則崩潰。

3 與Runtime的交互

Runtime的官方文檔中將OC與Runtime的交互劃分三種層次：OC源代碼，NSObject方法，Runtime 函數(shù)。這其實也是按照與Runtime交互程度從低到高排序的三種方式。

3.1 OC源代碼（Objec-C Source Code）

我們已經(jīng)說過，OC代碼會在編譯階段被編譯器轉(zhuǎn)化。OC中的類、方法和協(xié)議等在Runtime中都由一些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來定義。所以，我們平時直接使用OC編寫代碼，其實這已經(jīng)是在和Runtime進行交互了，只不過這個過程對于我們來說是無感的。

3.2 NSObject方法（NSObject Methods）

Runtime的最大特征就是實現(xiàn)了OC語言的動態(tài)特性。作為大部分Objective-C類繼承體系的根類的NSObject，其本身就具有了一些非常具有運行時動態(tài)特性的方法，比如respondsToSelector：方法可以檢查在代碼運行階段當前對象是否能響應(yīng)指定的消息，所以使用這些方法也算是一種與Runtme的交互方式。

3.3 使用Runtime函數(shù)（Runtime Functions）

Runtime系統(tǒng)是一個由一系列函數(shù)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)組成，具有公共接口的動態(tài)共享庫。頭文件存放于/usr/include/objc目錄下。在我們工程代碼里引用Runtime的頭文件，同樣能夠?qū)崿F(xiàn)類似OC代碼的效果。

4 深入理解Rutime消息發(fā)送

我們在分析了OC語言對應(yīng)的底層C結(jié)構(gòu)之后，現(xiàn)在可以進一步理解運行時的消息發(fā)送機制。先前講到，OC調(diào)用方法被編譯轉(zhuǎn)化為如下的形式：

id _Nullable objc_msgSend（id _Nullable self，SEL _Nonnull op，…）

其實，除了常見的objc_msgSend，消息發(fā)送的方法還有objc_msgSend_stret，objc_msgSendSuper，objc_msgSendSuper_stret等，如果消息傳遞給超類就使用帶有super的方法，如果返回值是結(jié)構(gòu)體而不是簡單值就使用帶有stret的值。

5 最后總結(jié)

通過iOS的runtime機制，可以更加靈活的進行開發(fā)和調(diào)試。

參考文獻

[1]Matt Galloway [Effective Objective-C 2.0] 2014.

[2]Vandad Nahavandipoor [iOS 7 Programming Cookbook]2013.