对象的消息转发机制

当消息发送给一个对象时,objc_msgSend通过对象的isa指针获取到类的结构体,然后在方法分发表里面查找方法的selector。如果没有找到selector,则通过objc_msgSend结构体中的指向父类的指针找到其父类,并在父类的分发表里面查找方法的selector。依此,会一直沿着类的继承体系到达NSObject类。一旦定位到selector,函数会就获取到了实现的入口点,并传入相应的参数来执行方法的具体实现。如果最后没有定位到selector,则会走消息转发流程

消息转发

当一个对象能接收一个消息时,就会走正常的方法调用流程。但如果一个对象无法接收指定消息时,又会发生什么事呢?默认情况下,如果是以[object message]的方式调用方法,如果object无法响应message消息时,编译器会报错。但如果是以perform...的形式来调用,则需要等到运行时才能确定object是否能接收message消息。如果不能,则程序崩溃。

通常,当我们不能确定一个对象是否能接收某个消息时,会先调用respondsToSelector:来判断一下。如下代码所示:

if ([self respondsToSelector:@selector(method)]) {
    [self performSelector:@selector(method)];
}

当一个对象无法接收某一消息时,就会启动所谓”消息转发(message forwarding)“机制,通过这一机制,我们可以告诉对象如何处理未知的消息。默认情况下,对象接收到未知的消息,会导致程序崩溃,通过控制台,我们可以看到以下异常信息:

-[SUTRuntimeMethod method]: unrecognized selector sent to instance 0x100111940
*** Terminating app due to uncaught exception 'NSInvalidArgumentException', reason: '-[SUTRuntimeMethod method]: unrecognized selector sent to instance 0x100111940'

这段异常信息实际上是由NSObject的”doesNotRecognizeSelector“方法抛出的。不过,我们可以采取一些措施,让我们的程序执行特定的逻辑,而避免程序的崩溃。

  • 消息转发机制基本上分为三个步骤:

1.动态方法解析
2.备用接收者
3.完整转发
下面我们详细讨论一下这三个步骤。

动态方法解析

对象在接收到未知的消息时,首先会调用所属类的类方法+resolveInstanceMethod:(实例方法)或者+resolveClassMethod:(类方法)。在这个方法中,我们有机会为该未知消息新增一个”处理方法””。不过使用该方法的前提是我们已经实现了该”处理方法”,只需要在运行时通过class_addMethod函数动态添加到类里面就可以了,也就是变相的'将已经实现的处理方法的实现地址绑定给”未知消息”';

+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel {
    
    if (sel == @selector(notFunc)) {
        class_addMethod([self class], sel, class_getMethodImplementation([self class], @selector(func)), "v@:");
    }
    return [super resolveInstanceMethod:sel];
}
备用接收者

如果在上一步无法处理消息,则Runtime会继续调以下方法:

  • (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector
    如果一个对象实现了这个方法,并返回一个非nil的结果,则这个对象会作为消息的新接收者,且消息会被分发到这个对象。当然这个对象不能是self自身,否则就是出现无限循环。当然,如果我们没有指定相应的对象来处理aSelector,则应该调用父类的实现来返回结果。

使用这个方法通常是在对象内部,可能还有一系列其它对象能处理该消息,我们便可借这些对象来处理消息并返回,这样在对象外部看来,还是由该对象亲自处理了这一消息。如下代码所示:
//消息重定向(即发送消息给其他的有这个方法的类)

 - (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector {
 
    if (aSelector == @selector(notFunc)) {
        if (class_respondsToSelector([Person  class], aSelector)) {
            return [Person new];
        }
     }
 return [super forwardingTargetForSelector:aSelector];
 }

这一步合适于我们只想将消息转发到另一个能处理该消息的对象上。但这一步无法对消息进行处理,如操作消息的参数和返回值。

完整消息转发

如果在上一步还不能处理未知消息,则唯一能做的就是启用完整的消息转发机制了。此时会调用以下方法:

- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation

运行时系统会在这一步给消息接收者最后一次机会将消息转发给其它对象。对象会创建一个表示消息的NSInvocation对象,把与尚未处理的消息有关的全部细节都封装在anInvocation中,包括selector,目标(target)和参数。我们可以在forwardInvocation方法中选择将消息转发给其它对象。
forwardInvocation:方法的实现有两个任务:

  • 定位可以响应封装在anInvocation中的消息的对象。这个对象不需要能处理所有未知消息。
  • 使用anInvocation作为参数,将消息发送到选中的对象。anInvocation将会保留调用结果,运行时系统会提取这一结果并将其发送到消息的原始发送者。
    不过,在这个方法中我们可以实现一些更复杂的功能,我们可以对消息的内容进行修改,比如追回一个参数等,然后再去触发消息。另外,若发现某个消息不应由本类处理,则应调用父类的同名方法,以便继承体系中的每个类都有机会处理此调用请求。
    还有一个很重要的问题,我们必须重写以下方法:
- (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector

消息转发机制使用从这个方法中获取的信息来创建NSInvocation对象。因此我们必须重写这个方法,为给定的selector提供一个合适的方法签名。

- (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector {
 NSMethodSignature *s = [super methodSignatureForSelector:aSelector];
    if (!s) {
        s = [[Person new] methodSignatureForSelector:aSelector];
    }
    return s;
}
- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation {
    if (class_respondsToSelector([Person class], anInvocation.selector)) {
        [anInvocation invokeWithTarget:[Person new]];
    }else {
        [super forwardInvocation: anInvocation];
    }
}

NSObject的forwardInvocation:方法实现只是简单调用了doesNotRecognizeSelector:方法,它不会转发任何消息。这样,如果不在以上所述的三个步骤中处理未知消息,则会引发一个异常。

从某种意义上来讲,forwardInvocation:就像一个未知消息的分发中心,将这些未知的消息转发给其它对象。或者也可以像一个运输站一样将所有未知消息都发送给同一个接收对象。这取决于具体的实现。

参考

Objective-C Runtime 运行时之三:方法与消息

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