上篇内容我们主要了解了objc_msgSend方法的几个参数和objc_class的结构
本篇内容我们一起了解 消息发送

(一)消息

Objc 中发送消息是用中括号 [] 把接收者和消息括起来，而直到运行时才会把消息与方法实现绑定。

objc_msgSend函数

在上篇文章Runtime 浅谈中已经对objc_msgSend进行了一点介绍，看起来像是objc_msgSend返回了数据，其实objc_msgSend从不返回数据而是你的方法被调用后返回了数据。下面详细叙述下消息发送步骤：

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，后面会提到。

PS:这里说的分发表其实就是Class中的方法列表，它将方法选择器和方法实现地质联系起来

其实编译器会根据情况在objc_msgSend, objc_msgSend_stret, objc_msgSendSuper, 或objc_msgSendSuper_stret四个方法中选择一个来调用。如果消息是传递给超类，那么会调用名字带有”Super”的函数；如果消息返回值是数据结构而不是简单值时，那么会调用名字带有”stret”的函数。排列组合正好四个方法。

方法中的隐藏参数

我们经常在方法中使用self关键字来引用实例本身，但从没有想过为什么self就能取到调用当前方法的对象吧。其实self的内容是在方法运行时被偷偷的动态传入的。

当objc_msgSend找到方法对应的实现时，它将直接调用该方法实现，并将消息中所有的参数都传递给方法实现,同时,它还将传递两个隐藏的参数:
– 接收消息的对象（也就是self指向的内容） – 方法选择器（_cmd指向的内容）之所以说它们是隐藏的是因为在源代码方法的定义中并没有声明这两个参数。它们是在代码被编译时被插入实现中的。尽管这些参数没有被明确声明，在源代码中我们仍然可以引用它们。在下面的例子中，self引用了接收者对象，而_cmd引用了方法本身的选择器：

- strange
{
    id  target = getTheReceiver();
    SEL method = getTheMethod();
 
    if ( target == self || method == _cmd )
        return nil;
    return [target performSelector:method];
}

在这两个参数中，self 更有用。实际上,它是在方法实现中访问消息接收者对象的实例变量的途径。
而当方法中的super关键字接收到消息时，编译器会创建一个objc_super结构体：

struct objc_super { id receiver; Class class; };

这个结构体指明了消息应该被传递给特定超类的定义。但receiver仍然是self本身，这点需要注意，因为当我们想通过[super class]获取超类时，编译器只是将指向self的id指针和class的SEL传递给了objc_msgSendSuper函数，因为只有在NSObject类找到class方法，然后class方法调用object_getClass()，接着调用objc_msgSend(objc_super->receiver, @selector(class))，传入的第一个参数是指向self的id指针，与调用[self class]相同，所以我们得到的永远都是self的类型。

获取方法地址

在IMP那节提到过可以避开消息绑定而直接获取方法的地址并调用方法。这种做法很少用，除非是需要持续大量重复调用某方法的极端情况，避开消息发送泛滥而直接调用该方法会更高效。

NSObject类中有个methodForSelector:实例方法，你可以用它来获取某个方法选择器对应的IMP，举个例子:

void (*setter)(id, SEL, BOOL);
int I;

setter = (void (*)(id, SEL, BOOL))[target
    methodForSelector:@selector(setFilled:)];
for ( i = 0 ; i < 1000 ; i++ )
    setter(targetList[i], @selector(setFilled:), YES);

当方法被当做函数调用时，上节提到的两个隐藏参数就需要我们明确给出了。上面的例子调用了1000次函数，你可以试试直接给target发送1000次setFilled:消息会花多久。

PS：methodForSelector:方法是由 Cocoa 的 Runtime 系统提供的，而不是 Objc 自身的特性。

动态方法解析

你可以动态地提供一个方法的实现。例如我们可以用@dynamic关键字在类的实现文件中修饰一个属性：

@dynamic propertyName;

这表明我们会为这个属性动态提供存取方法，也就是说编译器不会再默认为我们生成setPropertyName:和propertyName方法，而需要我们动态提供。我们可以通过分别重载resolveInstanceMethod:和resolveClassMethod:方法分别添加实例方法实现和类方法实现。因为当 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 dynamicMethodIMP(id self, SEL _cmd) {
    // implementation ....
}
@implementation MyClass
+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)aSEL
{
    if (aSEL == @selector(resolveThisMethodDynamically)) {
          class_addMethod([self class], aSEL, (IMP) dynamicMethodIMP, "v@:");
          return YES;
    }
    return [super resolveInstanceMethod:aSEL];
}
@end

上面的例子为resolveThisMethodDynamically方法添加了实现内容，也就是dynamicMethodIMP方法中的代码。其中 “v@:” 表示返回值和参数，这个符号涉及 Type Encoding

PS：动态方法解析会在消息转发机制浸入前执行。如果 respondsToSelector: 或instancesRespondToSelector:方法被执行，动态方法解析器将会被首先给予一个提供该方法选择器对应的IMP的机会。如果你想让该方法选择器被传送到转发机制，那么就让resolveInstanceMethod:返回NO。

(二)消息转发

重定向

在消息转发机制执行前，Runtime 系统会再给我们一次偷梁换柱的机会，即通过重载- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector方法替换消息的接受者为其他对象：

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

毕竟消息转发要耗费更多时间，抓住这次机会将消息重定向给别人是个不错的选择，不过千万别返回self，因为那样会死循环。

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];
}

该消息的唯一参数是个NSInvocation类型的对象——该对象封装了原始的消息和消息的参数。我们可以实现forwardInvocation:方法来对不能处理的消息做一些默认的处理，也可以将消息转发给其他对象来处理，而不抛出错误。

这里需要注意的是参数anInvocation是从哪的来的呢？其实在forwardInvocation:消息发送前，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。所以我们在重写forwardInvocation:的同时也要重写methodSignatureForSelector:方法，否则会抛异常。

当一个对象由于没有相应的方法实现而无法响应某消息时，运行时系统将通过forwardInvocation:消息通知该对象。每个对象都从NSObject类中继承了forwardInvocation:方法。然而，NSObject中的方法实现只是简单地调用了doesNotRecognizeSelector:。通过实现我们自己的forwardInvocation:方法，我们可以在该方法实现中将消息转发给其它对象。

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。

注意： forwardInvocation:方法只有在消息接收对象中无法正常响应消息时才会被调用。所以，如果我们希望一个对象将negotiate消息转发给其它对象，则这个对象不能有negotiate方法。否则，forwardInvocation:将不可能会被调用。

转发和多继承

转发和继承相似，可以用于为Objc编程添加一些多继承的效果。就像下图那样，一个对象把消息转发出去，就好似它把另一个对象中的方法借过来或是“继承”过来一样。

image

这使得不同继承体系分支下的两个类可以“继承”对方的方法，在上图中Warrior和Diplomat没有继承关系，但是Warrior将negotiate消息转发给了Diplomat后，就好似Diplomat是Warrior的超类一样。

消息转发弥补了 Objc 不支持多继承的性质，也避免了因为多继承导致单个类变得臃肿复杂。它将问题分解得很细，只针对想要借鉴的方法才转发，而且转发机制是透明的。

替代者对象(Surrogate Objects)

转发不仅能模拟多继承，也能使轻量级对象代表重量级对象。弱小的女人背后是强大的男人，毕竟女人遇到难题都把它们转发给男人来做了。这里有一些适用案例，可以参看官方文档。

转发与继承

尽管转发很像继承，但是NSObject类不会将两者混淆。像respondsToSelector: 和 isKindOfClass:这类方法只会考虑继承体系，不会考虑转发链。比如上图中一个Warrior对象如果被问到是否能响应negotiate消息：

if ( [aWarrior respondsToSelector:@selector(negotiate)] )
    ...

结果是NO，尽管它能够接受negotiate消息而不报错，因为它靠转发消息给Diplomat类来响应消息。

如果你为了某些意图偏要“弄虚作假”让别人以为Warrior继承到了Diplomat的negotiate方法，你得重新实现respondsToSelector:和 isKindOfClass:来加入你的转发算法：

- (BOOL)respondsToSelector:(SEL)aSelector
{
    if ( [super respondsToSelector:aSelector] )
        return YES;
    else {
        /* Here, test whether the aSelector message can     *
         * be forwarded to another object and whether that  *
         * object can respond to it. Return YES if it can.  */
    }
    return NO;
}

除了respondsToSelector:和 isKindOfClass:之外，instancesRespondToSelector:中也应该写一份转发算法。如果使用了协议，conformsToProtocol:同样也要加入到这一行列中。类似地，如果一个对象转发它接受的任何远程消息，它得给出一个methodSignatureForSelector:来返回准确的方法描述，这个方法会最终响应被转发的消息。比如一个对象能给它的替代者对象转发消息，它需要像下面这样实现methodSignatureForSelector:：

- (NSMethodSignature*)methodSignatureForSelector:(SEL)selector
{
    NSMethodSignature* signature = [super methodSignatureForSelector:selector];
    if (!signature) {
       signature = [surrogate methodSignatureForSelector:selector];
    }
    return signature;
}

Objective-C Associated Objects

在 OS X 10.6 之后，Runtime系统让Objc支持向对象动态添加变量。涉及到的函数有以下三个：

void objc_setAssociatedObject ( id object, const void *key, id value, objc_AssociationPolicy policy );
id objc_getAssociatedObject ( id object, const void *key );
void objc_removeAssociatedObjects ( id object );

这些方法以键值对的形式动态地向对象添加、获取或删除关联值。其中关联政策是一组枚举常量：

enum {
   OBJC_ASSOCIATION_ASSIGN  = 0,
   OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC  = 1,
   OBJC_ASSOCIATION_COPY_NONATOMIC  = 3,
   OBJC_ASSOCIATION_RETAIN  = 01401,
   OBJC_ASSOCIATION_COPY  = 01403
};

这些常量对应着引用关联值的政策，也就是 Objc 内存管理的引用计数机制。

总结

我们之所以让自己的类继承NSObject不仅仅因为苹果帮我们完成了复杂的内存分配问题，更是因为这使得我们能够用上 Runtime 系统带来的便利。可能我们平时写代码时可能很少会考虑一句简单的[receiver message]背后发生了什么，而只是当做方法或函数调用。深入理解 Runtime 系统的细节更有利于我们利用消息机制写出功能更强大的代码，比如 Method Swizzling 等。

Runtime --- 消息发送