objC语言不仅仅有着面向对象的特点(封装,继承和多态),也拥有类似脚本语言的灵活(运行时),这让objC有着很多奇特的功能-可在运行时添加给类或对象添加方法,甚至可以添加类方法,甚至可以动态创建类。。。
运行时
runtime,即运行时,这里不详述其概念,我们可以类比java和javascript语言,它们也都有运行时环境。java运行时是和编译阶段相独立的过程,可以理解java字节码在虚拟机中解释执行的阶段的由虚拟机提供的相关引用(gc,存储等)的环境;而js运行时则更为特殊,由于js是一门解释性语言(至少在浏览器端的js是这样的,不考虑v8的全代码编译),传统的js执行并没有解析步骤,而是由js引擎解释执行,因此运行时可以理解为在就是js引擎,亦或者是js引擎执行阶段。
而objC运行时并不像java那样仅仅只能获取运行时的类和构造方法,还可以像js那般随便修改对象甚至删除对象;这样,我们可以通过objC运行时获得脚本语言的特性,来完成很多“未知”的工作。
objC运行时依赖objc/runtime库,通过runtime库,我们可以给类将c语言函数添加为实例方法,同理也可以修改类方法。runtime库通过在底层封装了c层面上的结构体和函数来为objC提供运行时创建,修改,删除的能力。
注:除了封装,objC runtime库也负责找出方法的最终执行代码。当程序执行[object doSomething]时,不会直接找到方法并调用。相反,一条消息(message)会发送给对象。runtime库给次机会让对象根据消息决定该作出什么样的反应。
实践
由于runtime库采用c语言编写,因此使用c语法编写具有runtime特性的代码,如下是运行时添加方法:
#import "MyTt.h"
#import <objc/runtime.h>
@implementation MyTt
void say(id self, SEL _cmd){
NSLog(@"Class is %@, super class is %@", [self class], [self superclass]);
NSLog(@"this is a replace function");
\}
\- (void)ex_addMethod {
Class newClass = [MyTt class];
class_addMethod(newClass, @selector(say), (IMP)say, "v@:");
//class_replaceMethod(newClass, @selector(say), (IMP)say, "v@:");
id instance = [[newClass alloc] init];
[instance performSelector:@selector(say)];
MyTt *m = [[MyTt alloc] init];
[m say];
}
@end
输出如下:
2016-01-15 15:53:43.477 oc_runtime[15821:1717275] Class is MyTt, super class is NSObject
2016-01-15 15:53:43.478 oc_runtime[15821:1717275] this is a replace function
2016-01-15 15:53:43.478 oc_runtime[15821:1717275] Class is MyTt, super class is NSObject
2016-01-15 15:53:43.478 oc_runtime[15821:1717275] this is a replace function
可以看出MyTt类中并未定义say方法,而在ex_addMethod中通过运行时添加了c函数作为MyTt的一个实例方法,此后创建的该类实例则拥有改实例方法。
不过需要注意的是class_addMethod方法在类有对应方法时会无效,此时可以通过class_replaceMethod来替换对应方法。
既然objC的runtime这么给力,那么我们可以有一个设想,就是通过objC的runtime完成一些额外的功能实现或bug修复,而且这种功能实现或bug修复的实现代码并不仅限于objC语言,可以使用动态脚本语言完成objC层的逻辑代码,并在objC层进行代码翻译,实现具体逻辑,完成代码动态修补,这样我们可以不用等待漫长的app审核完成bug的热修复。
而如今大多数的iOS设备的app开发采用hybrid模式实现,在UIWebView层上运行的是js业务代码,而js则恰恰也是动态语言,可以随意在运行期间修改对象方法或者原型链,方便实现一些比较有特色的功能(如执行对象并不存在的方法是,可以通过修改原型链或者方法重写实现功能),最重要的是js代码的版本更新迭代十分快捷,如通过objC引用线上js文件,就可以通过修改线上的js代码来实现objC层热修复。
当然,想法是好的,实现过程中可能不会这么顺畅。
畅想
为了实现js代码可以在objC层可以被正确解析并执行,大前提是需要在app中嵌入js引擎,完成js的解释(编译)执行,这在iOS7及以上版本可以通过引入javascriptCore框架实现,通过构建一个JSMachine存储JSContext的各种引用并管理其生命周期,提供js代码的执行环境;
其次需要完成objC层的基本类,继承链和协议与js层的对象(js没有class的概念)一一对应,并且保证objC的类的方法在js层的同样可以获取到,这就涉及到js对象调用objC层方法的一些处理,可以通过继承响应对象的原型链实现该功能,对于objC层的属性可在js层通过get/set方法实现。
另外需要处理的则是js方法名到objC方法名的转换,由于objC方法是多参数类型的,因此针对“:”分隔符需要在js层做相应的转换处理。
最后,要实现一个通用方法,将js层函数的参数一一对应到objC层的方法上,因此参数的传递也是一大难点。如果单独针对一个函数做实现,可以通过上节的例子一样,给c函数添加第三个参数,这个第三个参数就是传入的参数。但是这并没有提供一种通用的解决方案,好在bang590提供了一种解决方案,即通过objC语言特有的消息传递机制实现的一种hack(其实objC的方法调用本身就是一种消息机制,如obj.abc()通常称为向obj对象发送abc消息)。
以上就是针对objC运行时的强大动态功能所想到的一些东西,不过已经有牛人已经实现了上述想法,他就是上文提到的bang590,他通过更为巧妙的构思在js层做到了与objC对象的映射(通过在javascriptcore中正则修改js的相关方法,完成js层的方法重定向),并完成了js层函数参数的传递(通过手动修改objC全局方法forwardInvocation实现消息转发)。当然这只是起jsPatch的一部分功能,还有诸如协议,c函数等其他高级功能,有兴趣的可以关注下。