Runtime常见问题

一、objc在向一个对象发送消息时，发生了什么？

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 如果 cache 找不到就找一下方法分发表。
5. 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。
6. 如果还找不到就要开始进入动态方法解析了，后面会提到。
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二、什么时候会报unrecognized selector错误？iOS有哪些机制来避免走到这一步？

当调用该对象上某个方法,而该对象上没有实现这个方法的时候， 可以通过“消息转发”进行解决

• objc是动态语言，每个方法在运行时会被动态转为消息发送，即：objc_msgSend(receiver, selector)。
  objc在向一个对象发送消息时，runtime库会根据对象的isa指针找到该对象实际所属的类，然后在该类中的方法列表以及其父类方法列表中寻找方法运行，如果，在最顶层的父类中依然找不到相应的方法时，程序在运行时会挂掉并抛出异常unrecognized selector sent to XXX 。
• 消息转发分为两个阶段。第一阶段先征询接收者所属的类，看其是否能动态添加方法，已处理当前这个“未知的选择子”，这叫做“动态方法解析”。第二阶段涉及“完整的消息转发机制”。如果运行期系统已经把第一阶段执行完了，那么接收者自己就无法再以动态新增方法的手段来响应包含该选择子的消息了。此时运行期系统就会请求接收者以其他手段来处理与消息相关的方法调用。细分为两步：首先，让接收者看看有没有其他对象能处理这条消息。如果有，则运行期系统会把消息转给那个接收者，于是消息转发结束。如果没有这个“备援接收者”，则启动完整的消息转发机制，运行期系统会把与消息有关的全部细节封装到NSInvocation对象中，再给接收者最后一次机会，令其设法解决当前还未处理的这条消息。

但是在这之前，objc的运行时会给出三次拯救程序崩溃的机会：

1. 动态方法解析
   对象在收到无法处理的消息时，会调用下面的方法，前者是调用类方法时会调用，后者是调用对象方法时会调用

// 类方法专用
+ (BOOL)resolveClassMethod:(SEL)sel
// 对象方法专用
+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel

在该方法中，需要给对象所属类动态的添加一个方法，并返回YES，表明可以处理

+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel
{
    NSString *method = NSStringFromSelector(sel);
    if ([@"playPiano" isEqualToString:method]) {
        /**
         添加方法
         
         @param self 调用该方法的对象
         @param sel 选择子
         @param IMP 新添加的方法，是c语言实现的
         @param 新添加的方法的类型，包含函数的返回值以及参数内容类型，eg：void xxx(NSString *name, int size)，类型为：v@i
         */
        class_addMethod(self, sel, (IMP)playPiano, "v");
        return YES;
    }
    return NO;
}

2. 备援接受者
   经历了第一步后，如果该消息还是无法处理，那么就会调用下面的方法，查询是否有其它对象能够处理该消息

- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector

在这个方法里，我们需要返回一个能够处理该消息的对象
只要这个方法返回的不是nil和self

- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector
{
    NSString *seletorString = NSStringFromSelector(aSelector);
    if ([@"playPiano" isEqualToString:seletorString]) {
        Student *s = [[Student alloc] init];
        return s;
    }
    // 继续转发
    return [super forwardingTargetForSelector:aSelector];
}

3. 完整的消息转发
   经历了前两步，还是无法处理消息，那么就会做最后的尝试，先调用methodSignatureForSelector:获取方法签名，然后再调用forwardInvocation:进行处理，这一步的处理可以直接转发给其它对象，即和第二步的效果等效，但是很少有人这么干，因为消息处理越靠后，就表示处理消息的成本越大，性能的开销就越大。所以，在这种方式下，会改变消息内容，比如增加参数，改变选择子等等。

- (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector
- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation

- (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector
{
    NSString *method = NSStringFromSelector(aSelector);
    if ([@"playPiano" isEqualToString:method]) {
        
        NSMethodSignature *signature = [NSMethodSignature signatureWithObjCTypes:"v@:@"];
        return signature;
    }
    return nil;
}

- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation
{
    SEL sel = @selector(travel:);
    NSMethodSignature *signature = [NSMethodSignature signatureWithObjCTypes:"v@:@"];
    anInvocation = [NSInvocation invocationWithMethodSignature:signature];
    [anInvocation setTarget:self];
    [anInvocation setSelector:@selector(travel:)];
    NSString *city = @"北京";
    // 消息的第一个参数是self，第二个参数是选择子，所以"北京"是第三个参数
    [anInvocation setArgument:&city atIndex:2];
    
    if ([self respondsToSelector:sel]) {
        [anInvocation invokeWithTarget:self];
        return;
    } else {
        Student *s = [[Student alloc] init];
        if ([s respondsToSelector:sel]) {
            [anInvocation invokeWithTarget:s];
            return;
        }
    }
    
    // 从继承树中查找
    [super forwardInvocation:anInvocation];
}

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三、能否向编译后得到的类中增加实例变量？能否向运行时创建的类中添加实例变量？为什么？

1. 不能向编译后得到的类增加实例变量
2. 能向运行时创建的类中添加实例变量

原因：

1. 编译后的类已经注册在runtime中,类结构体中的objc_ivar_list实例变量的链表和instance_size实例变量的内存大小已经确定,runtime会调用class_setvarlayout或class_setWeaklvarLayout来处理strong weak引用.所以不能向存在的类中添加实例变量
2. 运行时创建的类是可以添加实例变量,调用class_addIvar函数.但是的在调用objc_allocateClassPair之后,objc_registerClassPair之前,原因同上.

四、runtime如何实现weak变量的自动置nil？

• runtime 对注册的类， 会进行布局，对于 weak 对象会放入一个 hash 表中。
• 用 weak 指向的对象内存地址作为 key，Value是Weak指针的地址（这个地址的值是所指对象的地址）的数组。
• 当此对象的引用计数为0的时候会 dealloc，假如 weak 指向的对象内存地址是a，那么就会以a为键， 在这个 weak 表中搜索，找到所有以a为键的 weak 对象，从而设置为 nil。

五、给类添加一个属性后，在类结构体里哪些元素会发生变化？

1. instance_size ：实例的内存大小
2. objc_ivar_list *ivars:属性列表

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