ios消息转发机制

styleqiang

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分类专栏：技术文档文章标签： ios 开发语言移动开发 objective-c

于 2019-10-16 18:14:33 首次发布

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本文深入探讨Objective-C的运行时机制，包括运行时与编译时的区别，Runtime的三种调用方式，方法的本质及objc_msgSend的作用，以及方法调用的快慢流程。通过详细的结构体说明和代码示例，帮助读者理解Objective-C动态特性。

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运行时

定义：

运行时：是装载在内存，提供运行时功能（运行时的功能依赖runtime）
runtime：是一套由C、C++、汇编一起写成的api，给OC提供运行时

编译时

编译时：是源代码翻译成机器能识别的代码的过程，主要是对语言进行最基本的检查报错，即词法分析、语法分析等，是一个静态的阶段

Runtime的三种调用方式

通过OC代码：[p sayHello]
通过NSObject方法：isKindOfClass、isMeberOfClass
通过Runtime API：class_getInstanceSize，objc_msgSend

什么是方法

我们先来看一下方法的结构体

struct objc_method
{
  // 方法名：方法名为此方法的签名，有着相同函数名和参数名的方法有着相同的方法名。
  SEL method_name;
  // 方法类型：方法类型描述了参数的类型。
  char * method_types;
  // IMP: IMP即函数指针，为方法具体实现代码块的地址，可像普通C函数调用一样使用IMP。
  IMP method_imp;
};
typedef objc_method Method;

方法的本质

编译器通过clang将.m编译成.cpp文件

//: .main object代码
GomuPerson *person = [GomuPerson alloc];
[person sayNB];
[person sayHello];

//: .cpp 编译后的c++代码
GomuPerson *person = ((GomuPerson *(*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend)((id)objc_getClass("GomuPerson"), sel_registerName("alloc"));
((void (*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend)((id)person, sel_registerName("sayNB"));
((void (*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend)((id)person, sel_registerName("sayHello"));

结论：方法的本质就是objc_msgSend消息发送

objc_msgSend其实是由汇编写的

方法是怎么调用的

知识补充：

1.实例对象、类对象、元类对象详细解释请参看-博主ios知识点分享二第13条

2.在Objective-C中，比如有一个person类，该类有一个实例方法为：-(void)run;

调用形式如同 [person run]，被称为消息发送，即“对person对象发送run消息”,

[person run]会被翻译成objc_msgSend(person, @selector(run))，Objective-C 方法查找是通过@selector(run)返回值字符串匹配查找的，远远没有静态函数的调用高效，所以在源码层添加了一层缓存（cache类型的源码在OC底层全部用汇编实现，优点是快），主要缓解多次查找低效问题。

方法调用分两步：

第一步：CacheLookup快速查询（即从缓存中获取方法）。

第二步：我们发现如果CacheLookup流程找不到的话，

就会进入CheckMiss -> __objc_msgSend_uncached -> MethodTableLookup -> lookUpImpOrForward流程，lookUpImpOrForward也就是我们今天要研究的慢速查找流程。

方法查找快流程

方法查找慢流程

1.Method resolution 方法解析处理阶段

如果调用了方法首先会调用

+(BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel【对象方法】,

+(BOOL)resolveClassMethod:(SEL)sel【类方法】进行判断，

如果YES能接收消息，NO就会进行第二步。

+(BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel;
+(BOOL)resolveClassMethod:(SEL)sel;

2.Fast forwarding 快速转发阶段

如果第一步返回NO，则进入消息转发第二步。主要下面这个API

-(id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector;

此方法可以将本类不能处理的方法转发给其他对象进行处理。

如下：

-(id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector {
    NSLog(@"%s-%@",__func__,NSStringFromSelector(aSelector));
 
    if (aSelector == @selector(method1)) {
        return [OtherObject alloc];
    }
    return [super forwardingTargetForSelector:aSelector];
}

3.Normal forwarding 常规转发阶段

如果第二返回self或nil，则进入该步骤。主要下面这两个API。

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

-(NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector {
    NSLog(@"%s-%@",__func__,NSStringFromSelector(aSelector));
    return [NSMethodSignature signatureWithObjCTypes:"v@:"];
}
 
-(void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation {
    
    OtherObject *t = [OtherObject alloc];
    if ([self respondsToSelector:anInvocation.selector]) {
        [anInvocation invokeWithTarget:self];
    }else if ([t respondsToSelector:anInvocation.selector] ) {
        [anInvocation invokeWithTarget:t];
    }else {
        NSLog(@"%s-%@",__func__,NSStringFromSelector(anInvocation.selector));
    }
}