runtime之消息发送与消息转发

消息发送简介

在Objective-C中，发送消息[receiver message]会被编译器转化为：

objc_msgSend(receiver, selector)

如果消息含有参数，则为：

objc_msgSend(receiver, selector, arg1, arg2, ...)

如果消息接收者能够找到对应的selector，那么就相当于执行了接收者这个对象的特定方法，否则，消息要么被转发，或是临时向接收者动态添加这个selector对应的实现内容，要么就干脆玩完崩溃掉。

消息发送的详细步骤

检测这个 selector 是不是要忽略的。比如 Mac OS X 开发，有了垃圾回收就不理会 retain, release 这些函数了。
检测这个 target 是不是 nil 对象。ObjC 的特性是允许对一个 nil 对象执行任何一个方法不会 Crash，因为会被忽略掉。
如果上面两个都过了，那就开始查找这个类的 IMP，先从 cache 里面找，完了找得到就跳到对应的函数去执行。
如果 cache 找不到就找一下方法分发表。
如果分发表找不到就到超类的分发表去找，一直找，直到找到NSObject类为止。
如果还找不到就要开始进入动态方法解析了。

消息转发流程图

消息转发.png

第一步：动态方法解析

当Runtime系统在Cache和方法分发表中（包括超类）找不到要执行的方法时，Runtime会调用resolveInstanceMethod:或resolveClassMethod:来给程序员一次动态添加方法实现的机会。我们需要用class_addMethod函数完成向特定类添加特定方法实现的操作：

void run(id self, SEL _cmd,  NSNumber *metre) {
    NSLog(@"跑了%@米",metre);
}

// 当调用了一个未实现的方法会来到这里
+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel {
    if (sel == NSSelectorFromString(@"run:")) {
        // 动态添加 run: 方法
        class_addMethod(self, @selector(run:), run, "v@:@");
        return YES;
    }
    return [super resolveInstanceMethod:sel];
}

如果第一步的返回 NO 或者直接返回了 YES 而没有添加方法，则来到第二步，

第二步：重定向

通过重载forwardingTargetForSelector:方法替换消息的接收者为其他对象：

- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector
{
    if(aSelector == @selector(mysteriousMethod:)){
        return alternateObject;
    }
    return [super forwardingTargetForSelector:aSelector];
}

如果此方法返回nil或self,则会进入消息转发机制forwardInvocation:；否则将向返回的对象重新发送消息

第三步：转发

在发送forwardInvocation:消息之前，Runtime系统会向对象发送methodSignatureForSelector:消息，并取到返回的方法签名用于生成NSInvocation对象，该对象封装了原始的消息和消息的参数。如果返回的是nil，则不会进下一步，而是无法处理消息（向对象发送doesNotRecognizeSelector:消息）并抛出异常。

- (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector {
    return [NSMethodSignature signatureWithObjCTypes:"v@:"];
}

当动态方法解析不作处理返回NO时，消息转发机制会被触发。在这时forwardInvocation:方法会被执行，我们可以重写这个方法来定义我们的转发逻辑：

- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation
{
    if ([someOtherObject respondsToSelector:[anInvocation selector]])
        [anInvocation invokeWithTarget:someOtherObject];
    else
        [super forwardInvocation:anInvocation];
}

如果没有重写forwardInvocation:方法，此时，Runtime系统会向对象发送doesNotRecognizeSelector:消息，但是不会抛出异常。

forwardInvocation:方法就像一个不能识别的消息的分发中心，将这些消息转发给不同接收对象。或者它也可以象一个运输站将所有的消息都发送给同一个接收对象。它可以将一个消息翻译成另外一个消息，或者简单的”吃掉“某些消息，因此没有响应也没有错误。forwardInvocation:方法也可以对不同的消息提供同样的响应，这一切都取决于方法的具体实现。该方法所提供是将不同的对象链接到消息链的能力。

PS:实例方法和类方法的动态方法解析对比

头文件：

#import 

@interface Student : NSObject
+ (void)learnClass:(NSString *) string;
- (void)goToSchool:(NSString *) name;
@end

.m文件：

#import "Student.h"
#import 

@implementation Student
+ (BOOL)resolveClassMethod:(SEL)sel {
    if (sel == @selector(learnClass:)) {
        class_addMethod(object_getClass(self), sel, class_getMethodImplementation(object_getClass(self), @selector(myClassMethod:)), "v@:");
        return YES;
    }
    return [class_getSuperclass(self) resolveClassMethod:sel];
}

+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)aSEL
{
    if (aSEL == @selector(goToSchool:)) {
        class_addMethod([self class], aSEL, class_getMethodImplementation([self class], @selector(myInstanceMethod:)), "v@:");
        return YES;
    }
    return [super resolveInstanceMethod:aSEL];
}

+ (void)myClassMethod:(NSString *)string {
    NSLog(@"myClassMethod = %@", string);
}

- (void)myInstanceMethod:(NSString *)string {
    NSLog(@"myInstanceMethod = %@", string);
}
@end

需要深刻理解 [self class] 与 object_getClass(self) 甚至 object_getClass([self class]) 的关系，其实并不难，重点在于 self 的类型：

当 self 为实例对象时，[self class] 与 object_getClass(self) 等价，因为前者会调用后者。object_getClass([self class]) 得到元类。
当 self 为类对象时，[self class] 返回值为自身，还是 self。object_getClass(self) 与 object_getClass([self class]) 等价。

参考文章：http://yulingtianxia.com/blog/2014/11/05/objective-c-runtime