iOS底层原理 10 : 方法的慢速查找流程

前言: 上一节我们讲到cache缓存中快速查找imp的过程。那如果快速查找没有找到怎么办呢？关于接下来的查找过程又是怎样的呢？

我们回到objc_msgSend汇编部分，我们看到最后还是没有找到的话就会到JumpMiss
最终$0 == NORMAL，会走到__objc_msgSend_uncached。

.macro JumpMiss
.if $0 == GETIMP
    b   LGetImpMiss
.elseif $0 == NORMAL
    b   __objc_msgSend_uncached
.elseif $0 == LOOKUP
    b   __objc_msgLookup_uncached
.else
.abort oops
.endif
.endmacro

我们全局试图搜索__objc_msgSend_uncached，有搜索结果，我们找到objc-msg-arm64.s文件的STATIC_ENTRY __objc_msgSend_uncached, 从__objc_msgSend_uncached的实现里面，我们发现MethodTableLookup是核心代码

        STATIC_ENTRY __objc_msgSend_uncached
    UNWIND __objc_msgSend_uncached, FrameWithNoSaves

    // THIS IS NOT A CALLABLE C FUNCTION
    // Out-of-band p16 is the class to search
    
    MethodTableLookup
    TailCallFunctionPointer x17

    END_ENTRY __objc_msgSend_uncached

于是我们找到MethodTableLookup的实现:

.macro MethodTableLookup
    
    // push frame
    SignLR
    stp fp, lr, [sp, #-16]!
    mov fp, sp

    // save parameter registers: x0..x8, q0..q7
    sub sp, sp, #(10*8 + 8*16)
    stp q0, q1, [sp, #(0*16)]
    stp q2, q3, [sp, #(2*16)]
    stp q4, q5, [sp, #(4*16)]
    stp q6, q7, [sp, #(6*16)]
    stp x0, x1, [sp, #(8*16+0*8)]
    stp x2, x3, [sp, #(8*16+2*8)]
    stp x4, x5, [sp, #(8*16+4*8)]
    stp x6, x7, [sp, #(8*16+6*8)]
    str x8,     [sp, #(8*16+8*8)]

    // lookUpImpOrForward(obj, sel, cls, LOOKUP_INITIALIZE | LOOKUP_RESOLVER)
    // receiver and selector already in x0 and x1
    mov x2, x16
    mov x3, #3
    bl  _lookUpImpOrForward

    // IMP in x0
    mov x17, x0
    
    // restore registers and return
    ldp q0, q1, [sp, #(0*16)]
    ldp q2, q3, [sp, #(2*16)]
    ldp q4, q5, [sp, #(4*16)]
    ldp q6, q7, [sp, #(6*16)]
    ldp x0, x1, [sp, #(8*16+0*8)]
    ldp x2, x3, [sp, #(8*16+2*8)]
    ldp x4, x5, [sp, #(8*16+4*8)]
    ldp x6, x7, [sp, #(8*16+6*8)]
    ldr x8,     [sp, #(8*16+8*8)]

    mov sp, fp
    ldp fp, lr, [sp], #16
    AuthenticateLR

.endmacro

从MethodTableLookup的实现里面，我们从字面意思发现_lookUpImpOrForward很关键，于是全局搜索_lookUpImpOrForward，但结果只有它的调用，没有实现。

_lookUpImpOrForward搜索结果.png

既然在汇编部分没有，那么一定是在C++或C，于是我们试着搜索lookUpImpOrForward，结果在objc-runtime-new.mm文件里面找到了lookUpImpOrForward的实现。

IMP lookUpImpOrForward(id inst, SEL sel, Class cls, int behavior)
{
    const IMP forward_imp = (IMP)_objc_msgForward_impcache;
    IMP imp = nil;
    Class curClass;
    runtimeLock.assertUnlocked();
    if (fastpath(behavior & LOOKUP_CACHE)) {
        imp = cache_getImp(cls, sel);
        if (imp) goto done_nolock;
    }
    runtimeLock.lock();
    checkIsKnownClass(cls);

    if (slowpath(!cls->isRealized())) {
        cls = realizeClassMaybeSwiftAndLeaveLocked(cls, runtimeLock);
    }

    if (slowpath((behavior & LOOKUP_INITIALIZE) && !cls->isInitialized())) {
        cls = initializeAndLeaveLocked(cls, inst, runtimeLock);
    }

    runtimeLock.assertLocked();
    curClass = cls;
    for (unsigned attempts = unreasonableClassCount();;) {
        Method meth = getMethodNoSuper_nolock(curClass, sel);
        if (meth) {
            imp = meth->imp;
            goto done;
        }

        if (slowpath((curClass = curClass->superclass) == nil)) {
            imp = forward_imp;
            break;
        }

        // Halt if there is a cycle in the superclass chain.
        if (slowpath(--attempts == 0)) {
            _objc_fatal("Memory corruption in class list.");
        }

        // Superclass cache.
        imp = cache_getImp(curClass, sel); // 有问题???? cache_getImp - lookup - lookUpImpOrForward
        if (slowpath(imp == forward_imp)) {
            break;
        }
        if (fastpath(imp)) {
            goto done;
        }
    }
    if (slowpath(behavior & LOOKUP_RESOLVER)) {
        behavior ^= LOOKUP_RESOLVER;
        return resolveMethod_locked(inst, sel, cls, behavior);
    }

 done:
    log_and_fill_cache(cls, imp, sel, inst, curClass);
    runtimeLock.unlock();
 done_nolock:
    if (slowpath((behavior & LOOKUP_NIL) && imp == forward_imp)) {
        return nil;
    }
    return imp;
}

通过对源码的研读，大致得出lookUpImpOrForward的流程：

查找当前类的methodLists里面是否有对应的imp，如果有直接返回imp 。(Method meth = getMethodNoSuper_nolock(curClass, sel))
如果没有，查找父类的缓存里面是否有，如果缓存里面找到，直接返回imp。（imp = cache_getImp(curClass, sel)）
如果缓存里面没有，那么执行第二次的for循环，从父类的methodList寻找，然后缓存里面找....
....
如果一致没有找到,则一致for循环找到NSObject类
如果在NSObject类里面还是没有找到，NSObject类的父类是nil。会来到 resolveMethod_locked(inst, sel, cls, behavior)，看是否实现了resolveInstanceMethod:方法，如果实现，会消息转发resolveInstanceMethod:,这样我们就能在resolveInstanceMethod:里面拦截到我们的消息(sel)。
如果还是没有实现resolveInstanceMethod，则会将forward_imp赋值给imp，返回imp。

以下是慢速查找流程图

lookUpImpOrForward流程图.jpg