什么是Objective-C runtime?

简单来说，Objective-C runtime是一个实现Objective-C语言的C库。对象可以用C语言中的结构体表示，而方法（methods）可以用C函数实现。事实上，他们 差不多也是这么干了，另外再加上了一些额外的特性。这些结构体和函数被runtime函数封装后，Objective-C程序员可以在程序运行时创建，检 查，修改类，对象和它们的方法。

除了封装，Objective-C 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（在这儿，我们通常叫它接收者）。runtime库 给次机会让对象根据消息决定该作出什么样的反应。Alan Kay反复强调消息传递（message-passing）是Smalltalk最重要的部分（Objective-C根据Smalltalk发展而来），而不是对象：

由于以前关于这个话题我创造了“对象”这个词，现在很多人都对这个概念趋之若鹜，这让我感到非常遗憾。

其实这里面更为重要的理念是“消息命令”（messaging），这才是Smalltalk的核心内容（现在尚有一些内容还没有全部完成）。日 语中有个简短的单词叫做“ma”，它用来表示两个物体之间的东西，在英语中和它最相近的单词也许是“interstitial”。制造一个庞大且可扩展系 统的关键是设计它各个模块之间的通信方式，而不是关注它的内部属性和行为。

实际上，在一篇介绍Smalltalk虚拟机的文章里，这门编程技术被叫做消息传递或者消息传送范式。“面向对象”通常用来描述内存管理系统。

在演讲和文章中都使用ObjC runtime这个词，看似只有一个，实际上存在很多runtime库。虽然它们都支持对象的自省检查和消息接收，但是它们却有不同的特性和实现方式（例 如，同样是发送消息，Apple的runtime用一步完成，而GNU runtime会先查询这些消息，然后执行查找到的函数分两步完成）。以下所有的讨论，都是基于Apple的最新runtime库（苹果公司在OSX 10.5和iOS发布时的版本）。

动态创建类

如何实现Key-Value Observing?

当我在准备这次演讲时，一篇叫做KVO considered harmful 的文章开始拥有很多拥趸。它提出了很多对KVO正确的批评，但相对于舍弃观察者模式不用，我更想探索出一种新的实现方式。

KVO实现观察者模式的关键是它偷偷摸摸将被观察对象的类改变了，它子类化原来的类后，就能够自定义该对象的方法来调用KVO的回调方法。这些都是通过 objc_duplicateClass这个方法完成，但很遗憾，这个方法并不公开，我们无法私自调用。

条条大路通罗马，好在除了objc_duplicateClass，还有其他方法可以通过使用秘密子类化的方式实现观察者模式，比如创建和注册 “class pair”。那么什么是class pair呢？对于Objective-C的类来说，都有一对Class的对象来定义它：Class对象定义了这个类的实例方法，而metaclass定义 了这个类的类方法。所以每个class其实是它metaclass的单例。

这个代码展 示了观察者模式的工作原理。当你给对象增加观察者时，这个对象首先会检查自己是否可被观察，如果是，它会新创建一个类，用我们自己的-dealloc替代 原来类的方法，同样它也会把-class方法替换掉，类似于KVO被观察对象，当你访问被观察对象的类名时，返回的是它原来的类名，而不是新生成的类。

创建完类后，我们需要照着 Key-Value Coding为属性增加一个setter方法：这个setter方法会获取这个属性修改前的值和修改后的值，然后调用block形式的回调函数，将这两个值告诉观察者。代码中根据我们的意愿，这个block可以异步调用。

请注意， -addObserverForKey:withBlock:会使用s object_setClass() 将被观察对象的类替代为新组建的类。这样做最主要的目的是将消息转变为方法的方式改变，但是这需要非常小心，原来的类和新的类必须有相同的成员变量布局。 因为成员变量也是用过runtime访问，修改某个对象的类可能导致runtime无法找到对应的变量。

我们在存储观察者集合时遇到些麻烦，因为没地方去存它们。给ObserverPattern这个类增加成员变量不起作用，因为根本没有生成这个类的对象。被观察对象的成员变量是它原来类的，它并没有考虑过这些观察者。

Objective-C runtime通过引入 associated objects 帮助我们摆脱这个困境。在runtime里，理论上所有对象都可以拥有包含其他对象的字典。通过associated references，被观察对象可以存储和访问他们的观察者，而不需要额外的成员变量。

如果你运行多次后，你会发现ObserverPattern 还是有点小毛病的。由于观察者回调是异步调用的，观察者接

收到的变化事件也是乱序的。这意味着观察者其实无法区分被观察属性的最终状态是什么，回调中的新值可能早已被修改。我这样做的目的是为了说明在KVO中同步调用回调其实是个有用的特色，并非bug。

总结

Objective-C runtime可以有效的帮助我们为程序增加很多动态的行为。一些开发者除了使用method swizzling帮助调试程序，并不会在实际程序中使用它，但runtime编程的确有很多功能，它应该成为实际应用代码编写的重要工具。

什么是Objective-C runtime?

简单来说，Objective-C runtime是一个实现Objective-C语言的C库。对象可以用C语言中的结构体表示，而方法（methods）可以用C函数实现。事实上，他们 差不多也是这么干了，另外再加上了一些额外的特性。这些结构体和函数被runtime函数封装后，Objective-C程序员可以在程序运行时创建，检 查，修改类，对象和它们的方法。

除了封装，Objective-C 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（在这儿，我们通常叫它接收者）。runtime库 给次机会让对象根据消息决定该作出什么样的反应。Alan Kay反复强调消息传递（message-passing）是Smalltalk最重要的部分（Objective-C根据Smalltalk发展而来），而不是对象：

由于以前关于这个话题我创造了“对象”这个词，现在很多人都对这个概念趋之若鹜，这让我感到非常遗憾。

其实这里面更为重要的理念是“消息命令”（messaging），这才是Smalltalk的核心内容（现在尚有一些内容还没有全部完成）。日 语中有个简短的单词叫做“ma”，它用来表示两个物体之间的东西，在英语中和它最相近的单词也许是“interstitial”。制造一个庞大且可扩展系 统的关键是设计它各个模块之间的通信方式，而不是关注它的内部属性和行为。

实际上，在一篇介绍Smalltalk虚拟机的文章里，这门编程技术被叫做消息传递或者消息传送范式。“面向对象”通常用来描述内存管理系统。

在演讲和文章中都使用ObjC runtime这个词，看似只有一个，实际上存在很多runtime库。虽然它们都支持对象的自省检查和消息接收，但是它们却有不同的特性和实现方式（例 如，同样是发送消息，Apple的runtime用一步完成，而GNU runtime会先查询这些消息，然后执行查找到的函数分两步完成）。以下所有的讨论，都是基于Apple的最新runtime库（苹果公司在OSX 10.5和iOS发布时的版本）。

动态创建类

如何实现Key-Value Observing?

当我在准备这次演讲时，一篇叫做KVO considered harmful 的文章开始拥有很多拥趸。它提出了很多对KVO正确的批评，但相对于舍弃观察者模式不用，我更想探索出一种新的实现方式。

KVO实现观察者模式的关键是它偷偷摸摸将被观察对象的类改变了，它子类化原来的类后，就能够自定义该对象的方法来调用KVO的回调方法。这些都是通过 objc_duplicateClass这个方法完成，但很遗憾，这个方法并不公开，我们无法私自调用。

条条大路通罗马，好在除了objc_duplicateClass，还有其他方法可以通过使用秘密子类化的方式实现观察者模式，比如创建和注册 “class pair”。那么什么是class pair呢？对于Objective-C的类来说，都有一对Class的对象来定义它：Class对象定义了这个类的实例方法，而metaclass定义 了这个类的类方法。所以每个class其实是它metaclass的单例。

这个代码展 示了观察者模式的工作原理。当你给对象增加观察者时，这个对象首先会检查自己是否可被观察，如果是，它会新创建一个类，用我们自己的-dealloc替代 原来类的方法，同样它也会把-class方法替换掉，类似于KVO被观察对象，当你访问被观察对象的类名时，返回的是它原来的类名，而不是新生成的类。

创建完类后，我们需要照着 Key-Value Coding为属性增加一个setter方法：这个setter方法会获取这个属性修改前的值和修改后的值，然后调用block形式的回调函数，将这两个值告诉观察者。代码中根据我们的意愿，这个block可以异步调用。

请注意， -addObserverForKey:withBlock:会使用s object_setClass() 将被观察对象的类替代为新组建的类。这样做最主要的目的是将消息转变为方法的方式改变，但是这需要非常小心，原来的类和新的类必须有相同的成员变量布局。 因为成员变量也是用过runtime访问，修改某个对象的类可能导致runtime无法找到对应的变量。

我们在存储观察者集合时遇到些麻烦，因为没地方去存它们。给ObserverPattern这个类增加成员变量不起作用，因为根本没有生成这个类的对象。被观察对象的成员变量是它原来类的，它并没有考虑过这些观察者。

Objective-C runtime通过引入 associated objects 帮助我们摆脱这个困境。在runtime里，理论上所有对象都可以拥有包含其他对象的字典。通过associated references，被观察对象可以存储和访问他们的观察者，而不需要额外的成员变量。

如果你运行多次后，你会发现ObserverPattern 还是有点小毛病的。由于观察者回调是异步调用的，观察者接

收到的变化事件也是乱序的。这意味着观察者其实无法区分被观察属性的最终状态是什么，回调中的新值可能早已被修改。我这样做的目的是为了说明在KVO中同步调用回调其实是个有用的特色，并非bug。

总结

Objective-C runtime可以有效的帮助我们为程序增加很多动态的行为。一些开发者除了使用method swizzling帮助调试程序，并不会在实际程序中使用它，但runtime编程的确有很多功能，它应该成为实际应用代码编写的重要工具。