Day6-Runtime 实战技巧

一、定义

Runtime 是什么？

• Objective-C 的 Runtime 实际上是 C 语言的一套函数和类库，用于支持 Objective-C 编程语言的动态性，包括类的创建、方法调用、属性访问等。

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二、Runtime 实战技巧

1.Method Swizzling（方法交换）

1. 什么是 Method Swizzling？

• 定义：在程序运行时，交换两个方法实现的过程。
• 本质：修改方法对应的 IMP（指向函数实现的指针）。
• 常用场景：
  • 给系统方法加功能
  • 替换系统方法行为
  • AOP

2. 如何实现 Swizzling？

常用 API：

Method class_getInstanceMethod(Class cls, SEL name);
void method_exchangeImplementations(Method m1, Method m2);

代码示例：

@implementation UIViewController (Swizzling)

+ (void)load {
    static dispatch_once_t onceToken;
    dispatch_once(&onceToken, ^{
        Method originalMethod = class_getInstanceMethod(self, @selector(viewWillAppear:));
        Method swizzledMethod = class_getInstanceMethod(self, @selector(my_viewWillAppear:));
        method_exchangeImplementations(originalMethod, swizzledMethod);
    });
}

- (void)my_viewWillAppear:(BOOL)animated {
    NSLog(@"页面将要出现：%@", self);
    [self my_viewWillAppear:animated];
}

@end

3. 注意事项

• +load 和 dispatch_once 保证只执行一次。
• 确保方法存在，避免引起程序崩溃。
• 注意继承关系和子类覆盖问题。

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2.消息转发机制

1. 什么是消息转发？

• 当对象收到无法响应的消息，有三次机会处理：
  • 动态方法解析（resolveInstanceMethod:）
  • 备用接收者（forwardingTargetForSelector:）
  • 完整消息转发（forwardInvocation:）

2. 详细流程

（１）动态方法解析

+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel

示例：

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

（２）快速转发

- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector

示例：

- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector {
    if (aSelector == @selector(run)) {
        return self.delegate;
    }
    return [super forwardingTargetForSelector:aSelector];
}

（３）完整消息转发

- (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector
- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation

示例：

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

- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation {
    SEL sel = [anInvocation selector];
    if ([self.delegate respondsToSelector:sel]) {
        [anInvocation invokeWithTarget:self.delegate];
    } else {
        [super forwardInvocation:anInvocation];
    }
}

3. 关联对象 (Associated Objects)

定义：
在不改动原类的基础上，给分类、扩展类增加实体属性。

常用 API：

• objc_setAssociatedObject
• objc_getAssociatedObject

应用场景：

• UIButton 增加防重复点击时间间隔

4. 动态生成类和方法

常用 API：

• objc_allocateClassPair
• class_addMethod

应用场景：

• KVO 内部原理（创建子类）
• ORM框架自动生成对应属性

5. 完全自动 NSCoding 完成

思路：
通过 Runtime 遍历 ivar，自动 encode/decode，无需手写代码。

应用场景：

• Model 持久化
• 简化用户数据处理

6. 实现安全防护（防 Crash）

思路：
更换 NSArray, NSDictionary, NSString 等类的方法，防止路径错误、索引越界等 crash。

应用场景：

• 安全性框架 SafeKit
• 项目安全级别提升

7. 数据模型实体化（完全自动化等）

思路：
通过 property 列表，根据 key-value 将 JSON 转为 Model，或反转。

应用场景：

• YYModel
• MJExtension

8. 方法替换 IMP

应用：

• hook 系统方法，并加自己逻辑
• 控制方法执行流程

示例：

• 在 App 进入前后台时，统一管理封装

9. 高级消息转发 (NSProxy)

应用：

• 弱代理（避免循环引用、Timer 泄漏）
• 多代理同步分发
• 性能强化

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三、实战案例

案例1：防止 UIButton 重复点击

背景

• UIButton 连续点击容易造成接口重复请求。
• 想给所有 UIButton 加防抖，不改动现有业务代码。

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思路

用 Method Swizzling，替换 sendAction:to:forEvent: 方法，在里面加节流逻辑。

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代码示例

UIButton+AntiRepeat.h

#import <UIKit/UIKit.h>

@interface UIButton (AntiRepeat)

@property (nonatomic, assign) NSTimeInterval eventInterval; // 点击间隔
@property (nonatomic, assign) NSTimeInterval lastEventTime; // 上次点击时间

@end

UIButton+AntiRepeat.m

#import "UIButton+AntiRepeat.h"
#import <objc/runtime.h>

@implementation UIButton (AntiRepeat)

+ (void)load {
    static dispatch_once_t onceToken;
    dispatch_once(&onceToken, ^{
        Method original = class_getInstanceMethod(self, @selector(sendAction:to:forEvent:));
        Method swizzled = class_getInstanceMethod(self, @selector(my_sendAction:to:forEvent:));
        method_exchangeImplementations(original, swizzled);
    });
}

// 关联对象 eventInterval
- (NSTimeInterval)eventInterval {
    return [objc_getAssociatedObject(self, _cmd) doubleValue];
}

- (void)setEventInterval:(NSTimeInterval)eventInterval {
    objc_setAssociatedObject(self, @selector(eventInterval), @(eventInterval), OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC);
}

// 关联对象 lastEventTime
- (NSTimeInterval)lastEventTime {
    return [objc_getAssociatedObject(self, _cmd) doubleValue];
}

- (void)setLastEventTime:(NSTimeInterval)lastEventTime {
    objc_setAssociatedObject(self, @selector(lastEventTime), @(lastEventTime), OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC);
}

// 新的方法
- (void)my_sendAction:(SEL)action to:(id)target forEvent:(UIEvent *)event {
    if (NSDate.date.timeIntervalSince1970 - self.lastEventTime < self.eventInterval) {
        return; // 点击间隔太短，忽略
    }
    self.lastEventTime = NSDate.date.timeIntervalSince1970;
    [self my_sendAction:action to:target forEvent:event];
}

@end

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使用

UIButton *btn = [UIButton buttonWithType:UIButtonTypeSystem];
btn.eventInterval = 1.0; // 设置 1 秒内不能重复点击

讲解要点

• sendAction:to:forEvent: 是 UIButton 处理点击事件的入口。
• 通过 Swizzling，在不改业务代码的情况下统一加了防抖。
• 使用 objc_setAssociatedObject 给分类动态添加属性，记录最后一次点击时间。

案例2：用 NSProxy 实现弱代理（防止 Timer 循环引用）

• NSProxy 作为中介
• 弱持 target

背景

• NSTimer 默认强引用 target，容易造成内存泄漏（循环引用）。

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思路

使用 NSProxy 中转，让 Timer 弱引用真正的 target。

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代码示例

TimerWeakProxy.h

#import <Foundation/Foundation.h>

@interface TimerWeakProxy : NSProxy

+ (instancetype)proxyWithTarget:(id)target;

@end

TimerWeakProxy.m

#import "TimerWeakProxy.h"

@interface TimerWeakProxy ()
@property (nonatomic, weak) id target;
@end

@implementation TimerWeakProxy

+ (instancetype)proxyWithTarget:(id)target {
    TimerWeakProxy *proxy = [TimerWeakProxy alloc];
    proxy.target = target;
    return proxy;
}

- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)selector {
    return self.target;
}

- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)invocation {
    [invocation invokeWithTarget:self.target];
}

- (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)sel {
    return [self.target methodSignatureForSelector:sel];
}

@end

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使用

self.timer = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:1.0
                                              target:[TimerWeakProxy proxyWithTarget:self]
                                            selector:@selector(timerAction)
                                            userInfo:nil
                                             repeats:YES];

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讲解要点

• TimerWeakProxy 持有 target 的弱引用，防止循环引用。
• forwardingTargetForSelector: 提供快速消息转发，提高性能。

案例3：自动 JSON -> Model 映射

• 利用 property 列表遍历
• 高效方便，性能好

案例4：安全防护套件

• NSArray、NSDictionary 进行方法替换，防止错误操作

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四、完整思维图

技术	作用	具体场景
Method Swizzling	修改系统方法	AOP 打点
消息转发	动态处理未知方法	弱代理
Associated Object	扩展分类属性	UIButton 防重点
自动 NSCoding	自动化存储连贯	Model 持久化
NSProxy	高级转发	Timer 弱代理

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五、常考问题

1. 说说你对 Runtime 的理解？

• Runtime 是 OC 的运行时系统，允许程序在运行时进行对象操作（如消息发送、方法交换、类创建等）。
• 动态性是 Objective-C 最重要的特性之一，基于 Runtime 实现。

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2. 什么是 Method Swizzling？使用时注意什么？

• 定义：交换两个方法的实现。
• 注意：
• 使用 dispatch_once 保证只交换一次。
• 确认方法存在再交换，避免崩溃。
• 维护好调用链，防止死循环。
• 避免过度使用，破坏封装性。

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3. Method Swizzling 常用在哪些场景？

• 统一加日志打点（比如 UIViewController 生命周期）
• 替换系统方法功能（如统计点击事件）
• AOP 编程实践
• 框架内部增强（如 AFNetworking 的某些 hook）

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4. 消息发送流程是怎样的？

• 调用方法 -> 转成 objc_msgSend 发送消息。
• 如果找不到方法：
  1. 动态方法解析（resolveInstanceMethod:）
  2. 快速转发（forwardingTargetForSelector:）
  3. 完整消息转发（forwardInvocation:）
  4. 最后抛出 unrecognized selector sent to instance 异常。

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5. 消息转发和代理模式有什么关系？

• 代理（delegate）本质就是消息转发的一种应用。
• 可以通过 forwardingTargetForSelector: 把不支持的方法交给代理对象执行。
• 复杂代理模式（如 NSProxy 多代理）就是用完整消息转发实现的。

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6. Swizzling 和 Hook 的区别？

• Swizzling：指“方法交换”，主要改变对象的方法实现。
• Hook：更广义，指拦截并修改程序执行过程，可以是方法层面、函数层面（Fishhook）、甚至是汇编指令层面。

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7. 为什么 +load 方法适合做 Swizzling？

• +load 是在类（或分类）被加载到内存时立即调用的，优先于 main()。
• 保证在对象使用前就完成方法交换。

补充：如果想更灵活控制，某些框架（如 Aspects）会在 +initialize 做 Swizzling，但要注意 initialize 只会在第一次发送消息前调用。

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8. 使用 Runtime 有哪些风险？

• 方法交换过多，容易导致难以维护和调试。
• 消息转发链过长，可能导致性能下降。
• 动态添加方法时参数类型签名不正确，可能导致运行时崩溃。
• 无法被编译器静态检查，出错时很难定位。

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9. NSProxy 是什么？为什么需要它？

• NSProxy 是一个轻量级的基类，专门用于实现消息转发。
• 典型场景：
• 远程方法调用（RPC）
• 多代理管理（如 YYTextKeyboardManager）
• 相比 NSObject，NSProxy 没有实例变量，直接走完整消息转发流程。

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