iOS runtime,详细介绍消息转发流程

iOS runtime,详细介绍消息转发流程

方法查找原理

在之前的文章中，写过在进行方法调用的时候，runtime的消息转发流程

  1. 先去缓存中查找
  2. 如果缓存没有找到，通过 isa 指针找到当前的类的对象，然后去方法列表中查找
  3. 如果当前方法列表中还是没有，就通过 superClass 指针在自己的父类中已上面两个流程去查找，一直找到根NSObject类

为什么要有第一步？因为我们的方法太多了，每次都遍历一次 objc_method_list 列表去查找，这样就效率太低了，所以就把经常用的方法给缓存起来了, objc_method_list 是 objc_class 结构体的一员，下面是 runtime 源码 objc4-756.2 版本的 objc_class 结构体

源码结构体分析

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;
    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;
/* Use `Class` instead of `struct objc_class *` */

其中 objc_cache 就是用来干这个事情的，看到这个源码的第一印象，我想到的就是 YYModel 的源码，他的源码中的几个类封装的就是类似于源码的这个结构体，再来看几个

struct objc_protocol_list {
    struct objc_protocol_list * _Nullable next;
    long count;
    __unsafe_unretained Protocol * _Nullable list[1];
};



struct objc_ivar {
    char * _Nullable ivar_name                               OBJC2_UNAVAILABLE;
    char * _Nullable ivar_type                               OBJC2_UNAVAILABLE;
    int ivar_offset                                          OBJC2_UNAVAILABLE;
#ifdef __LP64__
    int space                                                OBJC2_UNAVAILABLE;
#endif
}  


struct objc_ivar_list {
    int ivar_count                                           OBJC2_UNAVAILABLE;
#ifdef __LP64__
    int space                                                OBJC2_UNAVAILABLE;
#endif
    /* variable length structure */
    struct objc_ivar ivar_list[1]                            OBJC2_UNAVAILABLE;
}


struct objc_method {
    SEL _Nonnull method_name                                 OBJC2_UNAVAILABLE;
    char * _Nullable method_types                            OBJC2_UNAVAILABLE;
    IMP _Nonnull method_imp                                  OBJC2_UNAVAILABLE;
} 


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;
}

看到这些，我想很多人都眼前一亮，或多或少看到过或者用到过.

从 objc_class 可以看到，它里面保存了，父类指针，类名，版本号，信息，实力大小，变量列表，方法列表，方法缓存列表，协议列表.

我们再来看下源码中的 objc_object


/// Represents an instance of a class.
struct objc_object {
    Class _Nonnull isa  OBJC_ISA_AVAILABILITY;
};

可以看到有个 isa 指针，类对象的 isa 指针指向元类，这里有一篇博客的图画的很好可以参考他的总结


* objc_object 的isa指针指向他的类对象
* 类对象的isa指针指向元类，superClass指针指向他的父类的类对象，也就是nsobject
* 元类的isa指针指向nsobject元类。
* 上面说了isa指针指向他的元类，所以nsobject的isa指针就指向nsobject元类
* 所以这样就形成了一个闭环

测试

- (void)testClass{
 
    TestClass *test = [[TestClass alloc] init];
    Class c1 = [test class];
    Class c2 = [TestClass class];
    NSLog(@"%d",c1 == c2);
    NSLog(@"%@",[c1 class]);
    // 获取isa指针指向的对象，这里其实获取的是实例对象c1的类对象，也就是TestClass
    NSLog(@"%@",test);
    NSLog(@"%@",[test class]);
    NSLog(@"%@",[TestClass class]);
    NSLog(@"%@",object_getClass(test));
    NSLog(@"%@",object_getClass([test class]));
    NSLog(@"%@",object_getClass([TestClass class]));
    NSLog(@"%d",class_isMetaClass([test class]));
    NSLog(@"%d",class_isMetaClass([TestClass class]));
    NSLog(@"%d",class_isMetaClass(object_getClass(test)));
    NSLog(@"%d",class_isMetaClass(c);
    NSLog(@"%d",class_isMetaClass(object_getClass([TestClass class])));

}

打印结果

2019-12-18 20:05:28.646099+0800 blogTest[43808:3772452] 1
2019-12-18 20:05:28.646263+0800 blogTest[43808:3772452] TestClass
2019-12-18 20:05:28.646422+0800 blogTest[43808:3772452] <TestClass: 0x6000015e0a90>
2019-12-18 20:05:28.646565+0800 blogTest[43808:3772452] TestClass
2019-12-18 20:05:28.646680+0800 blogTest[43808:3772452] TestClass
2019-12-18 20:05:28.646777+0800 blogTest[43808:3772452] TestClass
2019-12-18 20:05:28.646890+0800 blogTest[43808:3772452] TestClass
2019-12-18 20:05:28.646989+0800 blogTest[43808:3772452] TestClass
2019-12-18 20:05:28.647170+0800 blogTest[43808:3772452] 0
2019-12-18 20:05:28.647393+0800 blogTest[43808:3772452] 0
2019-12-18 20:05:28.647725+0800 blogTest[43808:3772452] 0
2019-12-18 20:05:28.648001+0800 blogTest[43808:3772452] 1
2019-12-18 20:05:28.648252+0800 blogTest[43808:3772452] 1

可以看出 c1 == c2，因为c1 通过 class 获取到的是他的类对象，类本身获取class也是其本身，所以c1=c2，object_getClass 是通过他的 isa 指针获取他的类对象，所以 [test class] 获取的是他的类对象,object_getClass([test class]),是通过他的类对象的isa指针，指向他的元类对象, class_isMetaClass 是获取是否为元类，所以分析上面的代码,class_isMetaClass([test class]) 为0，因为通过class获取的是当前的类对象，而类对象不是元类对象，所以为0,而 class_isMetaClass(object_getClass([test class])) ，是先获取他的类对象，然后通过类对象的isa指针，指向他的元类对象，class_isMetaClass(object_getClass([test class]))，然后再打印是否为元类对象，所以为1.

总结：

实例对象objc_object其实是一个结构体，他只有一个成员变量isa，指向他的类对象，这个类对象存放了变量和实例方法等数据，而类对象是通过元类创建的，元类中保存了类方法和类变量

消息转发

当我们调用衣蛾方法的时候，如[self test],其实就是为这个方法添加了一个编号SEL(test),sel 是一个实例，而IMP是最终指向实现程序的内存地址的指针，当调用这个方法的时候，系统去方法列表中查找，ios 之所以不可以使用重载，就是方法名字相同而参数不同，是因为sel只记住了方法名字，而没有记住参数，所以是不行的
如果我们调用了一个方法之后，就会在当前的类对象的方法列表中去查找，如果查不到，就会沿着继承树一直向上查找，知道根部nsobject，如果还是找不到就会调用doesNotRecognizeSelector:方法报unrecognized selector。

消息转发流程


1.+(BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel

2.-(id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector

3.  -(NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector

    -(void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation

1.动态方法解析(resolveInstanceMethod)

oc 在运行时，会调用 +(BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel 或者 +(BOOL)resolveClassMethod:(SEL)sel 两个方法，让你有机会提供一个函数实现，如果提供了函数实现返回了 yes ， 那么系统会重新进行一次消息发送,如下

void  toPrint(id obj,SEL  _cmd){
    printf("to test resolveInstanceMethod");
}
+(BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel{
    if (sel == @selector(print)) {
        class_addMethod([self class], sel, (IMP)toPrint, "v@:");
        return YES;
    }
    return [super resolveInstanceMethod:sel];
}

可以看到我们运行时，添加了一个方法，并且提供了实现返回了yes，当我们外面调用的时候，也成功打印了。

2.交给其他接受者处理(forwardingTargetForSelector)

如果实现了这个方法，那么runtime 就允许你，转发给其他对象的机会


@interface Forwarding : NSObject

@end
@implementation Forwarding
- (void)print{
    NSLog(@"forwarding to print");
}
@end

-(id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector{
    if (aSelector == @selector(print)) {
        return [Forwarding new];
    }
    return [super forwardingTargetForSelector:aSelector];
}

这里我们告诉runtime，让 forwarding 类来处理这个方法。

3.消息转发最后一步，完整的消息转发 (methodSignatureForSelector)

如果上面两个两个方法都没有相应，没关系，runtime还提供了最后一个转发，完整消息转发

首先会调用 methodSignatureForSelector 来获取完整的 签名，也就是返回值类型，参数类型，如果返回nil，那么runtime会发出doesNotRecognizeSelector的异常，如果返回了一个签名，那么runtime 就会创建一个NSInvocation对象，并且 发送forwardInvocation，给目标对象.

-(NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector{
    if (aSelector == @selector(print)) {
        return [NSMethodSignature signatureWithObjCTypes:"v@:"];
    }
    return nil;
}
-(void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation{
    SEL sel = anInvocation.selector;
    Forwarding *f = [[Forwarding alloc] init];
    if ([f respondsToSelector:sel]) {
        [anInvocation invokeWithTarget:f];
    } else {
        [self doesNotRecognizeSelector:sel];
    }
}

可以看到，我们首先返回给了runtime 一个方法签名，v@:,表示返回值是void，将self和sel作为参数传递，关于方法签名相关，之后的文章我会讲解，其实官方文档有相关的介绍，当我们返回了一个签名之后，就调用forwardInvocation，进行转发。

©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
平台声明：文章内容（如有图片或视频亦包括在内）由作者上传并发布，文章内容仅代表作者本人观点，简书系信息发布平台，仅提供信息存储服务。

推荐阅读更多精彩内容

  • Objective-C 的 Runtime
    我们常常会听说 Objective-C 是一门动态语言，那么这个「动态」表现在哪呢？我想最主要的表现就是 Obje...
    Ethan_Struggle阅读 2,232评论 0赞 7
  • ios Runtime
    本文转载自：http://yulingtianxia.com/blog/2014/11/05/objective-...
    ant_flex阅读 799评论 0赞 1
  • Objective-C Runtime
    本文详细整理了 Cocoa 的 Runtime 系统的知识，它使得 Objective-C 如虎添翼，具备了灵活的...
    lylaut阅读 827评论 0赞 4
  • Objective-C Runtime
    文中的实验代码我放在了这个项目中。 以下内容是我通过整理[这篇博客] (http://yulingtianxia....
    茗涙阅读 948评论 0赞 6
  • Runtime原理探究
    一、Runtime简介 Runtime简称运行时。OC就是运行时机制，也就是在运行时候的一些机制，其中最主要的是消...
    林安530阅读 1,080评论 0赞 2