消息发送机制和转发

总结

1. 消息传递机制（方法的查找，通过isa指针进行往上的方法查找，涉及到方法缓存列表的查找）
2. 在 resolveInstanceMethod: 方法中，利用 class_addMethod 方法，将未实现的方法: 绑定到某个其他方法的上就能完成转发，最后返回 YES
3. forwardingTargetForSelector 要求，要求返回一个 id。使用场景一般是将 A 类的某个方法，转发到 B 类的实现中去
4. methodSignatureForSelector，forwardInvocation 第一个要求返回一个方法签名，第二个方法转发具体的实现。二者相互依赖，只有返回了正确的方法签名，才会执行第二个方法。这次的转发作用和第二次的比较类似，都是将 A 类的某个方法，转发到 B 类的实现中去。不同的是，第三次的转发相对于第二次更加灵活，forwardingTargetForSelector: 只能固定的转发到一个对象；forwardInvocation: 可以让我们转发到多个对象中去

消息发送

id objc_msgSend(id self, SEL op, ...);
self：消息的接收者 op： 消息的方法名，C 字符串 … ：参数列表
Objective-C 是一门面向对象的语言，对象又分为实例对象、类对象、元类对象以及根元类对象。它们是通过一个叫 isa 的指针来关联起来，具体关系如下图：

实例对象通过 isa 指针，找到类对象 Class；类对象同样通过 isa 指针，找到元类对象；元类对象也是通过 isa 指针，找到根元类对象；最后，根元类对象的 isa 指针，指向自己。可以发现 NSObject 是整个消息机制的核心，绝大数对象都继承自它。

id的定义

typedef struct objc_object *id;

struct objc_object {
	Class _Nonnull isa  OBJC_ISA_AVAILABILITY;
};

在 objc_object 结构体中，只有一个指向 Class 类型的 isa指针。

Class定义

struct objc_class {
	Class _Nonnull isa  OBJC_ISA_AVAILABILITY;
#if !__OBJC2__
	Class _Nullable super_class  OBJC2_UNAVAILABLE;
	const char * _Nonnull name OBJC2_UNAVAILABLE;
	long version OBJC2_UNAVAILABLE;
	long info  OBJC2_UNAVAILABLE;
	long instance_size OBJC2_UNAVAILABLE;
	struct objc_ivar_list * _Nullable ivars  OBJC2_UNAVAILABLE;
	
	//这里是主要的
	struct objc_method_list * _Nullable * _Nullable methodLists  		OBJC2_UNAVAILABLE;
	
	struct objc_cache * _Nonnull cache OBJC2_UNAVAILABLE;
	struct objc_protocol_list * _Nullable protocols  OBJC2_UNAVAILABLE;
#endif
} OBJC2_UNAVAILABLE;

objc_method_list

struct objc_method_list {
	struct objc_method_list * _Nullable obsolete OBJC2_UNAVAILABLE;
	
	int method_count OBJC2_UNAVAILABLE;
#ifdef __LP64__
	int space  OBJC2_UNAVAILABLE;
#endif
	/* variable length structure */
	struct objc_method method_list[1]  OBJC2_UNAVAILABLE;
}

里面的 objc_method ，也就是熟悉的 Method：

struct objc_method {
    //  方法的名称
	SEL _Nonnull method_name OBJC2_UNAVAILABLE;
	
    //	方法的类型
	char * _Nullable method_types  OBJC2_UNAVAILABLE;
	
    //	方法的具体实现，由 IMP 指针指向
	IMP _Nonnull method_imp  OBJC2_UNAVAILABLE;
}

大致的调用流程

MyClass *myClass = [[MyClass alloc] init];
[myClass printLog];

1. 先被编译成 ((void (*)(id, SEL))(void *) objc_msgSend)(myClass, @selector(printLog));
2. 沿着入参 myClass 的 isa 指针，找到 myClass 的类对象（Class），也就是 MyClass
3. 接着在 MyClass 的方法列表 methodLists 中，找到对应的 Method
4. 最后找到 Method 中的 IMP 指针，执行具体实现

• 实例方法保存在类的method_list中
• 类的类方法保存在元类的method_list中

优化

Class Cache 认为，当一个方法被调用，那么它之后被调用的可能性就越大。
查找方法时，会先从缓存中查找，找到直接返回 ；找不到，再去 Class 的方法列表中找。在Class中的objc_cache的定义为struct objc_cache * _Nonnull cache OBJC2_UNAVAILABLE;
缓存是存在类中的，每个类都有一份方法缓存，而不是每个类的 object 都保存了一份。

ps: 其实这里的寻找过程远没有这么简单，可能会遍历很多遍，因为我们可能会在运行时动态的添加方法（比如 category）。遍历的过程中同样不时的去查询缓存表。

消息转发

如果没有找到，那么可以进行三次的补救

first

+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel {} (实例方法)
+ (BOOL)resolveClassMethod:(SEL)sel {}  (类方法)

使用实例

// ViewController.m 中

void myMethod(id self, SEL _cmd,NSString *nub) {
	NSLog(@"ifelseboyxx%@",nub);
}

+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel {
#pragma clang diagnostic push
#pragma clang diagnostic ignored "-Wundeclared-selector"
    if (sel == @selector(myTestPrint:)) {
#pragma clang diagnostic pop
        class_addMethod([self class],sel,(IMP)myMethod,"v@:@");
        return YES;
    }else {
        return [super resolveInstanceMethod:sel];
    }
}

我们只需要在 resolveInstanceMethod: 方法中，利用 class_addMethod 方法，将未实现的 myTestPrint: 绑定到 myMethod 上就能完成转发，最后返回 YES。

second

- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector {}
要求返回一个 id。使用场景一般是将 A 类的某个方法，转发到 B 类的实现中去
，这里转发到 Person 类中的 -myTestPrint: 方法中：

@interface Person : NSObject
@end

@implementation Person
- (void)myTestPrint:(NSString *)str {
	NSLog(@"ifelseboyxx%@",str);
}
@end

// ViewController.m 中

- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector {
#pragma clang diagnostic push
#pragma clang diagnostic ignored "-Wundeclared-selector"
    if (aSelector == @selector(myTestPrint:)) {
#pragma clang diagnostic pop
        return [Person new];
    }else{
        return [super forwardingTargetForSelector:aSelector];
    }
}

third

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

第一个要求返回一个方法签名，第二个方法转发具体的实现。二者相互依赖，只有返回了正确的方法签名，才会执行第二个方法。
这次的转发作用和第二次的比较类似，都是将 A 类的某个方法，转发到 B 类的实现中去。不同的是，第三次的转发相对于第二次更加灵活，forwardingTargetForSelector: 只能固定的转发到一个对象；forwardInvocation: 可以让我们转发到多个对象中去。

想转发到 Person 类以及 Animal 类中的 -myTestPrint: 方法中：

@interface Person : NSObject
@end

@implementation Person
- (void)myTestPrint:(NSString *)str {
	NSLog(@"ifelseboyxx%@",str);
}
@end

@interface Animal : NSObject
@end

@implementation Animal
- (void)myTestPrint:(NSString *)str {
	NSLog(@"tiger%@",str);
}
@end

// ViewController.m 中

- (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector {
	#pragma clang diagnostic push
	#pragma clang diagnostic ignored "-Wundeclared-selector"
	if (aSelector == @selector(myTestPrint:)) {
	#pragma clang diagnostic pop
	return [NSMethodSignature  signatureWithObjCTypes:"v@:@"];

	return [super methodSignatureForSelector:aSelector];
}

- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation {
	Person *person = [Person new];
	Animal *animal = [Animal new];
	if ([person respondsToSelector:anInvocation.selector]) {
		[anInvocation invokeWithTarget:person];
	}
	if ([animal respondsToSelector:anInvocation.selector]) {
		[anInvocation invokeWithTarget:animal];
	}
}

参考