Objective-C 中的消息机制笔记

这是一篇复习的笔记,梳理自己的知识点,加深理解.

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Objective-C 中的消息机制

在OC中,方法的真正实现是在运行时绑定的,这是于 Swift 最大的不同, Swift 是在编译时.编译器会将消息的发送转换为对 objc_msgSend方法的调用.

OBJC_EXPORT void objc_msgSend(void /* id self, SEL op, ... */ )
OBJC_EXPORT void objc_msgSendSuper(void /* struct objc_super *super, SEL op, ... */ )

objc_msgSend 方法有两个必要的参数: receiver和 Selector,并且这个函数可以接受多个参数. objc_msgSend 会根据receiver 和 Sel的类型来调用适当的方法,所以,该方法会在 receiver 的调度表(dispatch table) 中查找 Sel.

编译器构造类时都包含两个必要元素:

一个指向父类的指针;

一个调度表,该表将类的 selector 方法与实际内存地址关联起来.

那一个类中有什么? 在 objc.h 中可以看到 Class 其实就是一个 objc_class 结构体指针,它的定义在 runtime.h 中:

struct objc_class {
    Class isa;
#if !__OBJC2__
    Class super_class                                        
    const char *name                                    
    long version                                           
    long info                                             
    long instance_size                                       
    struct objc_ivar_list *ivars                             
    struct objc_method_list **methodLists                    
    struct objc_cache *cache                             
    struct objc_protocol_list *protocols                    
#endif
}

isa是一个Class类型的指针,每个实例对象都有一个指向对象的类的 isa 指针,而 Class 里也有 isa 指针指向 meteClass(元类).而元类也是类,它的 Root class meta的 isa 指针最终指向自己,而 Root class mata的父类是 NSObject, 形成一个封闭的内循环.
super_class 表示实例对象的父类
name 表示类名
ivars其实就是个链表,表示多个成员变量
methodLists 表示方法列表, Category 的实现原理
cache用来缓存经常访问的方法
protocols 表示类遵循的协议

再回到 objc_msgSend 函数,通过 receiver 对象isa指针获取对应的 class, 优先在cache中查找方法,找不到再去 methodLists 查找,如果在对应的 class 没找到,再通过 super_class 查找;一旦找到 sel就去执行它实现的 imp.
可以看到methodLists 中是 Class 的方法列表, Class 中的方法这样定义的:

typedef struct objc_method *Method; 
struct objc_method {
    SEL method_name                                          
    char *method_types                                      
    IMP method_imp                                           
}

那这个 imp 又是什么呢?
这个 objc_method 的结构体中存储了方法名(method_name), 方法类型(method_types), 方法实现(method_imp),它是一个函数指针.imp是 Implementation的缩写,指向一个方法实现的指针.

Objective-C 中的消息发送

在解释了 objc_msgSend 这个函数之后就逐渐明白,当一个对象调用一个方法的时候,就会被编译器转化为:

id objc_msgSend ( id self, SEL op, ... );

不过,当编译器转化这个方法时,还会加上两个隐藏参数 self和_cmd.

self 表示当前这个类对象
_cmd表示当前调用的方法, 它是 Sel 类型的一个变量.

方法解析与转发

有一道很经典的面试题就是跟接下来问题相关:

 什么时候会报unrecognized selector的异常？

在调用方法时,如果在接收对象的类继承汇总没有找到Sel,一般情况下,就会 crash 然后抛出unrecognized selector send to ...异常,但是在 crash 之前,还有三次机会来挽救这次 crash:

msgSend

1.Method resolution

在 OC的运行时会调用+ resolveInstanceMethod(实例方法) 或者+ resolveClassMethod(类方法),当你没有实现某个方法的时候,可以添加这个方法然后会让这个 message 重新发送一次.

+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel {
    if (sel == @selector(selectorName)) {
        class_addMethod([self class], sel, imp_implementationWithBlock(^(id self, NSString *word) {
            NSLog(@"method resolution way : send message = %@", word);
        }), "v@*");
    }
    return YES;
}

Fast Forwarding

如果目标对象实现了 forwardingTargetForSelector:, 就会在运行时调用这个方法,让你可以把这个消息转发给其他对象,只要这个方法返回的不是nil和self，整个消息发送的过程就会被重启，当然发送的对象会变成你返回的那个对象。否则，就会继续Normal Fowarding.

- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector  
{  
    if (aSelector == @selector(sendMessage:)) {  
        return [MessageForwarding new]; //已经转发给 MessageForwarding这个对象的sendMessage方法
    }  
    return nil;  
}

3.Normal Forwarding

这一步是Runtime最后一次给你挽救的机会。首先它会发送-methodSignatureForSelector:消息获得函数的参数和返回值类型。如果-methodSignatureForSelector:返回nil，Runtime则会发出-doesNotRecognizeSelector:消息，程序这时也就挂掉了。如果返回了一个函数签名，Runtime就会创建一个NSInvocation对象并发送-forwardInvocation:消息给目标对象。

- (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector  
{  
    NSMethodSignature *methodSignature = [super methodSignatureForSelector:aSelector];  
    if (!methodSignature) {  
        methodSignature = [NSMethodSignature signatureWithObjCTypes:"v@:*"];  
    }  
    return methodSignature;  
}  
- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation  
{  
    MessageForwarding *messageForwarding = [MessageForwarding new];  
    if ([messageForwarding respondsToSelector:anInvocation.selector]) {  
        [anInvocation invokeWithTarget:messageForwarding];  
    }  
}

参考文献

http://www.csdn.net/article/2015-07-06/2825133-objective-c-runtime/5
https://github.com/ChenYilong/iOSInterviewQuestions/blob/master/01%E3%80%8A%E6%8B%9B%E8%81%98%E4%B8%80%E4%B8%AA%E9%9D%A0%E8%B0%B1%E7%9A%84iOS%E3%80%8B%E9%9D%A2%E8%AF%95%E9%A2%98%E5%8F%82%E8%80%83%E7%AD%94%E6%A1%88/%E3%80%8A%E6%8B%9B%E8%81%98%E4%B8%80%E4%B8%AA%E9%9D%A0%E8%B0%B1%E7%9A%84iOS%E3%80%8B%E9%9D%A2%E8%AF%95%E9%A2%98%E5%8F%82%E8%80%83%E7%AD%94%E6%A1%88%EF%BC%88%E4%B8%8A%EF%BC%89.md#18-%E4%BB%80%E4%B9%88%E6%97%B6%E5%80%99%E4%BC%9A%E6%8A%A5unrecognized-selector%E7%9A%84%E5%BC%82%E5%B8%B8

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