理解Objective-C Runtime （五）协议与分类

Objective-C中的分类允许我们通过给一个类添加方法来扩充它（但是通过category不能添加新的实例变量），并且我们不需要访问类中的代码就可以做到。

Objective-C中的协议是普遍存在的接口定义方式，即在一个类中通过@protocol定义接口，在另外类中实现接口，这种接口定义方式也成为“delegation”模式，@protocol声明了可以呗其他任何方法类实现的方法，协议仅仅是定义一个接口，而由其他的类去负责实现。

让我们来看看runtime对分类与协议的支持。

基础数据类型

Category

Category是表示一个指向分类的结构体的指针，其定义如下：

typedef struct objc_category *Category;

struct objc_category {
    char *category_name                          OBJC2_UNAVAILABLE; // 分类名
    char *class_name                             OBJC2_UNAVAILABLE; // 分类所属的类名
    struct objc_method_list *instance_methods    OBJC2_UNAVAILABLE; // 实例方法列表
    struct objc_method_list *class_methods       OBJC2_UNAVAILABLE; // 类方法列表
    struct objc_protocol_list *protocols         OBJC2_UNAVAILABLE; // 分类所实现的协议列表
}

这个结构体主要包含了分类定义的实例方法与类方法，其中instance_methods列表是objc_class中方法列表的一个子集，而class_methods列表是元类方法列表的一个子集。

Protocol

Protocol的定义如下：

typedef struct objc_object Protocol;

我们可以看到，Protocol其中实就是一个对象结构体。

操作函数

Runtime并没有在<objc/runtime.h>头文件中提供针对分类的操作函数。因为这些分类中的信息都包含在objc_class中，我们可以通过针对objc_class的操作函数来获取分类的信息。如下例所示：

@interface RuntimeCategoryClass : NSObject
- (void)method1;
@end

@interface RuntimeCategoryClass (Category)
- (void)method2;
@end

@implementation RuntimeCategoryClass

- (void)method1 {

}

@end

@implementation RuntimeCategoryClass (Category)

- (void)method2 {

}

@end

#pragma mark -

NSLog(@"测试objc_class中的方法列表是否包含分类中的方法");
unsigned int outCount = 0;
Method *methodList = class_copyMethodList(RuntimeCategoryClass.class, &outCount);

for (int i = 0; i < outCount; i++) {
    Method method = methodList[i];

    const char *name = sel_getName(method_getName(method));

    NSLog(@"RuntimeCategoryClass's method: %s", name);

    if (strcmp(name, sel_getName(@selector(method2)))) {
        NSLog(@"分类方法method2在objc_class的方法列表中");
    }
}

其输出是：

2015-06-18 10:36:39.213 [561:151847] 测试objc_class中的方法列表是否包含分类中的方法
2015-06-18 10:36:39.215 [561:151847] RuntimeCategoryClass's method: method2
2015-06-18 10:36:39.215 [561:151847] RuntimeCategoryClass's method: method1
2015-06-18 10:36:39.215 [561:151847] 分类方法method2在objc_class的方法列表中

而对于Protocol，runtime提供了一系列函数来对其进行操作，这些函数包括：

// 返回指定的协议
Protocol * objc_getProtocol ( const char *name );

// 获取运行时所知道的所有协议的数组
Protocol ** objc_copyProtocolList ( unsigned int *outCount );

// 创建新的协议实例
Protocol * objc_allocateProtocol ( const char *name );

// 在运行时中注册新创建的协议
void objc_registerProtocol ( Protocol *proto );

// 为协议添加方法
void protocol_addMethodDescription ( Protocol *proto, SEL name, const char *types, BOOL isRequiredMethod, BOOL isInstanceMethod );

// 添加一个已注册的协议到协议中
void protocol_addProtocol ( Protocol *proto, Protocol *addition );

// 为协议添加属性
void protocol_addProperty ( Protocol *proto, const char *name, const objc_property_attribute_t *attributes, unsigned int attributeCount, BOOL isRequiredProperty, BOOL isInstanceProperty );

// 返回协议名
const char * protocol_getName ( Protocol *p );

// 测试两个协议是否相等
BOOL protocol_isEqual ( Protocol *proto, Protocol *other );

// 获取协议中指定条件的方法的方法描述数组
struct objc_method_description * protocol_copyMethodDescriptionList ( Protocol *p, BOOL isRequiredMethod, BOOL isInstanceMethod, unsigned int *outCount );

// 获取协议中指定方法的方法描述
struct objc_method_description protocol_getMethodDescription ( Protocol *p, SEL aSel, BOOL isRequiredMethod, BOOL isInstanceMethod );

// 获取协议中的属性列表
objc_property_t * protocol_copyPropertyList ( Protocol *proto, unsigned int *outCount );

// 获取协议的指定属性
objc_property_t protocol_getProperty ( Protocol *proto, const char *name, BOOL isRequiredProperty, BOOL isInstanceProperty );

// 获取协议采用的协议
Protocol ** protocol_copyProtocolList ( Protocol *proto, unsigned int *outCount );

// 查看协议是否采用了另一个协议
BOOL protocol_conformsToProtocol ( Protocol *proto, Protocol *other ); 

objc_getProtocol函数，需要注意的是如果仅仅是声明了一个协议，而未在任何类中实现这个协议，则该函数返回的是nil。

● objc_copyProtocolList函数，获取到的数组需要使用free来释放

● objc_allocateProtocol函数，如果同名的协议已经存在，则返回nil

● objc_registerProtocol函数，创建一个新的协议后，必须调用该函数以在运行时中注册新的协议。协议注册后便可以使用，但不能再做修改，即注册完后不能再向协议添加方法或协议

需要强调的是，协议一旦注册后就不可再修改，即无法再通过调用protocol_addMethodDescription、protocol_addProtocol和protocol_addProperty往协议中添加方法等。

小结

Runtime并没有提供过多的函数来处理分类。对于协议，我们可以动态地创建协议，并向其添加方法、属性及继承的协议，并在运行时动态地获取这些信息。