iOS runtime1

OC是一门动态语言
动态语言是指程序在runtime支持下可以在运行时可以改变其结构:添加新的函数、属性,删除已有的函数、属性等结构上的变化,在运行时做类型的检查。


id、instanceType

instancetype意思为实例化,instancetype与和id一样,都可以指向一个继承了Object(或者NSObject)类的对象。
区别在于:

  • instancetype只能作为方法返回值,会返回该方法所在的类的实例化对象,所以instancetype被称为关联返回类型。
  • 使用instancetype会在编译时进行类型检查,有利于开发者在编译阶段发现错误。

根据 Cocoa 的命名规则,满足下述命名规则的方法应该返回该方法所在类的实例化对象,这些方法被称为是关联返回类型的方法:

  • 以 alloc 或 new 开头的类方法
  • 以 autorelease、init、retain 或 self 开头的实例方法。
正确使用instancetype

我们先创建一个Order类,添加两个自定义的alloc和init方法,然后再创建一个Order的子类OrderSubclass,OrderSubclass什么方法都不用添加。

@interface Order : UIView 
 
+(instancetype) allocMethod;
-(instancetype) initMethod;
 
@end
 
@implementation Order
 
+(instancetype) allocMethod {
    return [[Order alloc]init]; 
}
 
-(instancetype) initMethod {
    return [[Order alloc]init]; 
}
 
@end

然后使用我们自定义的alloc和init方法,分别实例化Order和OrderSubclass

Order * order = [[Order allocMethod]initMethod];
OrderSubclass *orderSub = [[OrderSubclass allocMethod]initMethod];
NSLog(@"order:   %@",[order class]);
NSLog(@"orderSub:%@",[orderSub class]);
 
log输出:
order:   Order
orderSub:Order

从log输出来看,OrderSubclass的类型居然是是Order。

原因就是如果子类使用了父类的自定义实例化方法,那么就会得到父类的类型,而不是子类自己的类型。

所以我们应该使用[[self class] alloc]来进行实例化,而不是[类名 alloc]。

@implementation Order
 
+(instancetype) allocMethod {
    return [[[self class] alloc]init]; //<-这里是重点
}
 
-(instancetype) initMethod {
    return [[[self class] alloc]init]; //<-这里是重点
}
 
@end
 
log输出:
order:   Order
orderSub:OrderSubclass


OC对象的本质

oc对象的本质是结构体,这个结构体只有一个isa指针

isa指针(is a what?)

objc_object *id;

struct objc_object {
  Class isa;
}

objc_class *Class;

struct objc_class {
  super_class,//父类
  name,//类名
  version,//版本
  info,//基本信息
  instance_size,//实例大小
  ivars,//变量
  methodLists,//方法列表
  cache,//缓存
  protocols//协议
}

isa指向流程

  • 实例对象的isa指向类对象

  • 类对象的isa指向元类(元类就是类所属的类。)

  • 所有元类isa指向NSObject对象的元类(根元类)

  • 根元类isa指向自己

  • 类对象superClass指向父类指向的类对象

  • 根元类的superClass指向NSObject的类对象

  • 元类的superClass指向对应父类的元类



消息发送机制

在OC中,对象调用方法其实就是对象接受消息,消息发送采用的是动态绑定机制,具体调用那个方法,(也就是说,在编译阶段,OC可以调用任何函数,即使这个函数并未实现,只要申明过就不会报错。而C语言在编译阶段就会报错)只有运行时才知道

OC对象调用方法在运行时会被转化为 void objc_msgSend(id,SEL,cdm)

SEL:方法名 IMP:指向方法实现的函数指针

消息发送机制

例子 : [obj test];

  1. 编译器将代码[obj text];转化为objc_msgSend(obj, @selector (test));,
  2. 在objc_msgSend函数中。首先通过obj的isa指针找到obj对应的class。
  3. 在Class中先去cache中 通过SEL查找对应函数method,若 cache中未找到。再去methodList中查找
  4. 若methodlist中未找到,则取superClass中查找。若能找到,则将method加入到cache中,以方便下次查找,并通过method中的函数指针跳转到对应的函数中去执行。
  5. 当向对象发送某消息,但runtime在当前类和父类中都找不到对应方法的实现时,runtime并不会立即报错使程序崩溃,而是依次执行消息转发流程
消息转发流程

1.动态方法解析
第一阶段先征询接受者,所属的类,看其是否能动态加方法,来处理当前这个“未知选择”,这叫做动态方法解析。

+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)selector;
+ (BOOL)resolveIClassMethod:(SEL)selector;

返回一个Boolean类型,表示这个类是否能新增一个实例方法以处理选择

2.备用接收者
接受者会看有没有其他对象能处理这条消息,若有则运行期系统会把消息转给那个对象。

- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)selector;

方法参数代表选择子,若当前接受者能找到备援对象,则将其返回,若找不到,就返回nil。

  1. 消息转发
  • runtime发送methodSignatureForSelector消息获取Selector对应的方法签名。
  • 返回值非空则通过forwardInvocation:转发消息
  • 返回值为空则向当前对象发送doesNotRecognizeSelector:消息,程序崩溃退出。
- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation;
- (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector;
- (void)doesNotRecognizeSelector:(SEL)aSelector抛出异常
#import <Foundation/Foundation.h>
#import <objc/runtime.h>

// 定义一个简单的类作为消息的目标
@interface ForwardTarget : NSObject
- (void)handleDynamicMessage;
@end

@implementation ForwardTarget
- (void)handleDynamicMessage {
    NSLog(@"ForwardTarget: Handling dynamic message.");
}
@end

// 主体类,尝试进行动态方法解析和消息转发
@interface DynamicResponder : NSObject
@property (strong, nonatomic) ForwardTarget *forwardTarget;
@end

@implementation DynamicResponder

// 动态方法解析
+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel {
    if (sel == @selector(dynamicMethod)) {
        class_addMethod([self class], sel, (IMP)dynamicMethodImplementation, "v@:");
        return YES;
    }
    return [super resolveInstanceMethod:sel];
}

void dynamicMethodImplementation(id self, SEL _cmd) {
    NSLog(@"DynamicResponder: Handling dynamicMethod dynamically.");
}

// 快速消息转发
- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector {
    if (aSelector == @selector(unknownMethod)) {
        return self.forwardTarget; // 将消息转发给 ForwardTarget
    }
    return [super forwardingTargetForSelector:aSelector];
}

// 获取方法签名
- (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector {
    if (aSelector == @selector(someUndefinedMethod)) {
        return [NSMethodSignature signatureWithObjCTypes:"v@:"]; // 定义一个默认签名
    }
    return [super methodSignatureForSelector:aSelector];
}

// 完整消息转发
- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation {
    SEL selector = [anInvocation selector];
    if (selector == @selector(someUndefinedMethod)) {
        NSLog(@"DynamicResponder: Forwarding invocation to handle undefined method.");
        // 可以选择调用其他方法或提供默认实现
    } else {
        [super forwardInvocation:anInvocation]; // 如果无法处理,调用父类
    }
}

@end

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        DynamicResponder *responder = [[DynamicResponder alloc] init];
        ForwardTarget *target = [[ForwardTarget alloc] init];
        responder.forwardTarget = target;

        // 动态方法解析
        [responder dynamicMethod]; // 应输出 "DynamicResponder: Handling dynamicMethod dynamically."

        // 快速消息转发
        [responder unknownMethod]; // 应输出 "ForwardTarget: Handling dynamic message."

        // 完整消息转发
        [responder someUndefinedMethod]; // 应输出 "DynamicResponder: Forwarding invocation to handle undefined method."

        // 尝试调用不存在的方法(会抛出异常)
        // [responder nonExistentMethod]; // 将抛出异常
    }
    return 0;
}

解释

  • 动态方法解析:在 resolveInstanceMethod: 中,如果选择器是 dynamicMethod,则添加了动态实现 dynamicMethodImplementation。这模拟了在运行时动态解析方法的过程。
  • 快速消息转发(备用接受者):在 forwardingTargetForSelector: 中,指定将 unknownMethod 的消息转发给 ForwardTarget 对象。这模拟了将消息快速转发给另一个对象的过程。
  • 完整消息转发:在 methodSignatureForSelector: 中,为 someUndefinedMethod 提供了一个默认签名。然后在 forwardInvocation: 中,处理这个消息,可以选择提供默认行为、调用其他方法或转发给其他对象。
  • 异常处理:如果消息转发机制没有解决问题,那么运行时将抛出异常。在这个例子中,尝试调用不存在的方法 nonExistentMethod 将会触发异常。
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