OC-消息机制及转发

消息机制(Messaging)

不知大家有没有想过:我们在程序中调用的方法,是怎么执行的,又是怎么通过一个方法名字就能找到其对应的实现的。其实在OC中,我们的方法在运行时,都是作为消息在传递的,我们甚至可以把方法叫做消息。

在运行时,消息和方法实现会通过objc_msgSend函数进行动态绑定。编译器会将方法调用

[receiver message]

转换为 objc_msgSend(receiver, selector)函数,该函数自带两个参数:receiver(方法的接收者) 和 selector(方法的签名)。带参数的方法会被转换成objc_msgSend(receiver, selector, arg1, arg2, ...)函数。其中receiver和selector是方法的隐藏参数,这样写大家可能会觉得陌生,其实这两个参数就是大家熟悉的self 和 _cmd,在编译时,编译器会将这两个参数,传到方法里。

那么objc_msgSend函数是怎么实现动态绑定的呢?其实它做了如下工作:

当我们调用方法[Object message]时,编译器会将这个方法调用转换成objc_msgSend函数,该函数会根据Object的isa指针,找到其所属的类,然后在其类中的方法列表中查找这个message对应的selector,如果没有找到,objc_msgSend会根据Object的superclass指针,找到该对象所属类的父类,然后在父类的方法列表中查找message对应的selector,依此,objc_msgSend会在类的继承结构中一直向上寻找,直到到达NSObject类。一旦定位到selector.函数就会传入方法的接收者及其他所需要的参数,从而调用这个方法的实现。

获取方法地址

对于会频繁调用的方法,OC的消息机制在消息传递的过程中,会造成一些不必要的开销。如果我们对性能要求比较高,会希望避免这些开销。当然,消息传递也不是不可避免,我们可以通过methodForSelector:获取方法的地址,然后像调用函数一样调用方法。

避免消息传递的情况,通常会出现在for循环中。举例:
#import
#import "Person.h"

void (*setter)(id, SEL, NSString *);

int main(int argc, const char * argv[]) {
  @autoreleasepool {
    Person *p = [[Person alloc] init];
    setter = (void (*)(id, SEL, NSString *))[p methodForSelector:@selector(setName:)];
    for(int i =  0; i < 100; i++){
        setter(p,@selector(setName:),@"百客");
    }
  }
  return 0;
}

如果我们用函数的方式来调用方法,方法的隐藏参数self和_cmd必须要显示的写出来,所以本例中,函数setter中的前两个参数id、SEL,是必须要写的。

动态方法解析(Dynamic Method Resolution)

如果,在方法的寻找过程中,一直到NSObject类,仍然没有找到方法的实现,会发生什么呢?系统会调用NSObject的 - (void)doesNotRecognizeSelector:(SEL)aSelector
方法报出崩溃信息:unrecognized selector sent to instance。但是在崩溃之前,其实系统会给我们二次处理消息的机会,首先是方法的动态解析,我们也可以在动态解析时做些处理,使其不会崩溃。

如果直到NSObject类,仍然没有找到方法的实现,那么系统会去看我们是否是动态实现了该方法,如果是实例方法,会调用对象所在类的+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel,如果是类方法,会调用 + (BOOL)resolveClassMethod:(SEL)sel。

代码示例:
Person.h
#import
@interface Person : NSObject
@end
Person.m
#import "Person.h"
#import

void setNameImp(id self, SEL _cmd, NSString *name){
    NSLog(@"%@",name);
}

@implementation Person

+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel{
    NSLog(@"%s",__FUNCTION__);
    if(sel == @selector(setName:)){
        class_addMethod(self, sel, (IMP)setNameImp, "v@:@");
        return YES;
    }
    return [super resolveInstanceMethod:sel];
}
@end

main.m
#import
#import "Person.h"

int main(int argc, const char * argv[]) {
  @autoreleasepool {
    Person *p = [[Person alloc] init];
    [p performSelector:@selector(setName:) withObject:@"百客"];
  }
  return 0;
}

输出结果:

+[Person resolveInstanceMethod:]
百客

如果动态方法解析时,没有处理传递的消息,那么系统就会走转发流程。** 动态解析的两个方法是在消息转发前执行的,如果想跳过动态解析过程,直接走消息转发流程,直接将两个方法的返回值设为NO**

消息转发(Message Forwarding)

运行时,如果走到了转发流程阶段,系统会先判断是否转移了消息的接收者。

  1. 转移消息的接收者
    通过- forwardingTargetForSelector:可以转移消息的接收者,如果有别的对象可以实现该方法,就直接让那个对象来处理该消息。不管另一对象的方法是公有还是私有,只要实现了就行

    - (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector{
      if(@selector(setName:) == aSelector){
         Student *s = [[Student alloc] init];
         return s;
      }
      return [super forwardingTargetForSelector:aSelector];
     }      
    

    Student.m

    #import "Student.h"
    
    @implementation Student
    - (void)setName:(NSString *)name{
      NSLog(@"%@--",name);
    }
    @end
    

Note:该方式只是转移消息的接受者,不能对传递的消息做修改。

  1. 完整转发
    如果上述方式没有对转发的消息做处理,那么系统就会走完整的转发流程。系统会先通过 - (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector方法,找到最终响应传递的消息的方法的地址,然后再通过- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation来转发消息。如果通过第一个方法没有找到最终响应消息的方法的地址,第二个方法是不会执行的。

通过这种方式转发的消息,我们不仅可以转换消息的接收者,还可以对转发的消息做相应的修改。
继续上面的代码,我们在Person.m中增加了如下代码,main.m中的代码没有做改动。
Person.m
- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation{
NSString *name = @"hello";
int age = 10;
[anInvocation setArgument:&name atIndex:2];
[anInvocation setArgument:&age atIndex:3];
anInvocation.selector = @selector(setName:age:);
Student *s = [[Student alloc] init];
if([s respondsToSelector:[anInvocation selector]]){
[anInvocation invokeWithTarget:s];
}else{
[super forwardInvocation:anInvocation];
}
}

   - (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector{
       NSMethodSignature *sign = [super methodSignatureForSelector:aSelector];
       if(!sign){
          Student *s = [[Student alloc] init];
          sign = [s methodSignatureForSelector:@selector(setName:age:)];
        }
       return sign;
    }

在代码中,我们将转发给Person对象的setName消息,转发给了Student对象,并修改了消息的内容,最终
输出结果如下:

hello--10

最终我们总结出消息的传递及转发机制如下:

OC-消息机制及转发_第1张图片
1.png

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