上篇文章中objc_msgSend快速查找流程分析如果第二次递归还是找不到,即当前的bucket等于buckets的第一个元素
,那么开启慢速查找
,那么本篇则是objc_msgSend慢速查找
流程分析。
慢速查找源码跟进分析
上篇文章知道在快速查找中苹果使用的是汇编实现的,在快速查找完成后会走到__objc_msgSend_uncached
,在工程中全局搜索__objc_msgSend_uncached
,在objc-msg-arm64.s
中可以找到具体的汇编实现,慢速查找实际超找的是方法列表MethodTableLookup
,
STATIC_ENTRY __objc_msgSend_uncached
UNWIND __objc_msgSend_uncached, FrameWithNoSaves
// THIS IS NOT A CALLABLE C FUNCTION
// Out-of-band p16 is the class to search
MethodTableLookup
TailCallFunctionPointer x17
END_ENTRY __objc_msgSend_uncached
-
MethodTableLookup
具体实现,主要的步骤会跳转到_lookUpImpOrForward
,下一步我们具体查看_lookUpImpOrForward
具体实现步骤。
.macro MethodTableLookup
// push frame
SignLR
stp fp, lr, [sp, #-16]!
mov fp, sp
// save parameter registers: x0..x8, q0..q7
sub sp, sp, #(10*8 + 8*16)
stp q0, q1, [sp, #(0*16)]
stp q2, q3, [sp, #(2*16)]
stp q4, q5, [sp, #(4*16)]
stp q6, q7, [sp, #(6*16)]
stp x0, x1, [sp, #(8*16+0*8)]
stp x2, x3, [sp, #(8*16+2*8)]
stp x4, x5, [sp, #(8*16+4*8)]
stp x6, x7, [sp, #(8*16+6*8)]
str x8, [sp, #(8*16+8*8)]
// lookUpImpOrForward(obj, sel, cls, LOOKUP_INITIALIZE | LOOKUP_RESOLVER)
// receiver and selector already in x0 and x1
mov x2, x16
mov x3, #3
bl _lookUpImpOrForward
// IMP in x0
mov x17, x0
// restore registers and return
ldp q0, q1, [sp, #(0*16)]
ldp q2, q3, [sp, #(2*16)]
ldp q4, q5, [sp, #(4*16)]
ldp q6, q7, [sp, #(6*16)]
ldp x0, x1, [sp, #(8*16+0*8)]
ldp x2, x3, [sp, #(8*16+2*8)]
ldp x4, x5, [sp, #(8*16+4*8)]
ldp x6, x7, [sp, #(8*16+6*8)]
ldr x8, [sp, #(8*16+8*8)]
mov sp, fp
ldp fp, lr, [sp], #16
AuthenticateLR
.endmacro
- 源码工程搜索
_lookUpImpOrForward
查看一下实现的流程,然而在项目工程中没有找到,我们可以使用源码汇编调试一下。
方法如下:
可以看到其实方法的调用走的是
【步骤一】我们在main函数中定义一个LGPerson对象
,使用该对象调用sayHello
方法,然后在sayHello
方法打一个断点,运行程序,最后我们通过Debug -- Debug worlflow -- 勾选Always show Disassembly
打开汇编调试。
objc_msgSend
方法。
【步骤二】按住control键+ stepinto
,可以具体查看一下objc_msgSend
方法的汇编实现,走的是_objc_msgSend_uncached
方法,查看缓存中是否存在。
【步骤三】按住control键+ stepinto
,可以具体查看一下_objc_msgSend_uncached
方法的汇编实现,可以看到走的是lookUpImpOrForward
方法,在objc-runtime-new.mm文件的6099行实现的
【步骤四】在objc-runtime-new.mm文件的6099行
查看一下lookUpImpOrForward
方法的具体实现流程,发现使用的是c++实现的
。下面重点分析一下lookUpImpOrForward
方法的具体实现流程。
-
lookUpImpOrForward
源码分析
IMP lookUpImpOrForward(id inst, SEL sel, Class cls, int behavior)
{
// 定义的消息转发
const IMP forward_imp = (IMP)_objc_msgForward_impcache;
IMP imp = nil;
Class curClass;
runtimeLock.assertUnlocked();
// 快速查找,如果找到则直接返回imp
//目的:防止多线程操作时,刚好调用函数,此时缓存进来了
if (fastpath(behavior & LOOKUP_CACHE)) {
imp = cache_getImp(cls, sel);
if (imp) goto done_nolock;
}
//加锁,目的是保证读取的线程安全
runtimeLock.lock();
//判断是否是一个已知的类:判断当前类是否是已经被认可的类,即已经加载的类
checkIsKnownClass(cls);
//判断类是否实现,如果没有,需要先实现,此时的目的是为了确定父类链,方法后续的循环
if (slowpath(!cls->isRealized())) {
cls = realizeClassMaybeSwiftAndLeaveLocked(cls, runtimeLock);
}
//判断类是否初始化,如果没有,需要先初始化
if (slowpath((behavior & LOOKUP_INITIALIZE) && !cls->isInitialized())) {
cls = initializeAndLeaveLocked(cls, inst, runtimeLock);
}
runtimeLock.assertLocked();
curClass = cls;
//----查找类的缓存
// unreasonableClassCount -- 表示类的迭代的上限
//(猜测这里递归的原因是attempts在第一次循环时作了减一操作,然后再次循环时,仍在上限的范围内,所以可以继续递归)
for (unsigned attempts = unreasonableClassCount();;) {
//---当前类方法列表(采用二分查找算法),如果找到,则返回,将方法缓存到cache中
Method meth = getMethodNoSuper_nolock(curClass, sel);
if (meth) {
imp = meth->imp;
goto done;
}
//当前类 = 当前类的父类,并判断父类是否为nil
if (slowpath((curClass = curClass->superclass) == nil)) {
//--未找到方法实现,方法解析器也不行,使用转发
imp = forward_imp;
break;
}
// 如果父类链中存在循环,则停止
if (slowpath(--attempts == 0)) {
_objc_fatal("Memory corruption in class list.");
}
// --父类缓存
imp = cache_getImp(curClass, sel);
if (slowpath(imp == forward_imp)) {
// 如果在父类中找到了forward,则停止查找,且不缓存,首先调用此类的方法解析器
break;
}
if (fastpath(imp)) {
//如果在父类中,找到了此方法,将其存储到cache中
goto done;
}
}
//没有找到方法实现,尝试一次方法解析
if (slowpath(behavior & LOOKUP_RESOLVER)) {
//动态方法决议的控制条件,表示流程只走一次
behavior ^= LOOKUP_RESOLVER;
return resolveMethod_locked(inst, sel, cls, behavior);
}
done:
//存储到缓存
log_and_fill_cache(cls, imp, sel, inst, curClass);
//解锁
runtimeLock.unlock();
done_nolock:
if (slowpath((behavior & LOOKUP_NIL) && imp == forward_imp)) {
return nil;
}
return imp;
}
- 源码解析
【第一步】定义消息转发
【第二步】先在类的缓存中进行快速查找,如果找到直接返回imp
。
【第三步】加锁保证一下线程的安全。
【第四步】判断这个类是不是已经加载的类,并且判断类是否已经实现,如果没有实现,这个时候需要确认父类链,方便后面的循环ls = realizeClassMaybeSwiftAndLeaveLocked(cls, runtimeLock);
。
【第五步】判断类是否已经初始化,如果没有需要先初始化cls = initializeAndLeaveLocked(cls, inst, runtimeLock);
。
【第六步】根据当前类的上线2迭代次数进行for循环
,采用二分查找算法,在当前类列表中进行查找,如果找到直接返回并将方法缓存到cache
中。
【第七步】如果没有找到方法的实现,尝试一次方法解析。
【第八步】done
进行缓存并解析操作。
-
慢速查找流程图
getMethodNoSuper_nolock
二分查找算法
- 源代码
先找到中间的位置比较,比如小于则向左查找,反之向右查找,直到找到为止或者循环完成没有找到直接返回nil
。
ALWAYS_INLINE static method_t *
findMethodInSortedMethodList(SEL key, const method_list_t *list)
{
ASSERT(list);
const method_t * const first = &list->first;
const method_t *base = first;
const method_t *probe;
uintptr_t keyValue = (uintptr_t)key; //key 等于 say666
uint32_t count;
//base相当于low,count是max,probe是middle,这就是二分
for (count = list->count; count != 0; count >>= 1) {
//从首地址+下标 --> 移动到中间位置(count >> 1 左移1位即 count/2 = 4)
probe = base + (count >> 1);
uintptr_t probeValue = (uintptr_t)probe->name;
//如果查找的key的keyvalue等于中间位置(probe)的probeValue,则直接返回中间位置
if (keyValue == probeValue) {
// -- while 平移 -- 排除分类重名方法
while (probe > first && keyValue == (uintptr_t)probe[-1].name) {
//排除分类重名方法(方法的存储是先存储类方法,在存储分类---按照先进后出的原则,分类方法最先出,而我们要取的类方法,所以需要先排除分类方法)
//如果是两个分类,就看谁先进行加载
probe--;
}
return (method_t *)probe;
}
//如果keyValue 大于 probeValue,就往probe即中间位置的右边查找
if (keyValue > probeValue) {
base = probe + 1;
count--;
}
}
return nil;
}
-
流程图
- 开发中一般出现方法没找到的崩溃原理解析
在方法的查找过程中,如果在方法的缓存和方法列表都没找到的情况下,会进行消息转发,即 -
__objc_msgForward_impcache
消息转发汇编实现
STATIC_ENTRY __objc_msgForward_impcache
// No stret specialization.
b __objc_msgForward
END_ENTRY __objc_msgForward_impcache
-
__objc_forward_handler
汇编实现
ENTRY __objc_msgForward
// Non-stret version
MI_GET_EXTERN(r12, __objc_forward_handler)
ldr r12, [r12]
bx r12
END_ENTRY __objc_msgForward
- 我们发现
__objc_forward_handler
的具体实现本质上是void *_objc_forward_handler = (void*)objc_defaultForwardHandler;
,下面我们可以跟进一下objc_defaultForwardHandler
源码简单分析一下。
objc_defaultForwardHandler(id self, SEL sel)
{
_objc_fatal("%c[%s %s]: unrecognized selector sent to instance %p "
"(no message forward handler is installed)",
class_isMetaClass(object_getClass(self)) ? '+' : '-',
object_getClassName(self), sel_getName(sel), self);
}
如果缓存,方法列表,动态决议都没有找到,那么直接报unrecognized selector sent to instance ....
错误。
总结
对于对象方法(即实例方法),即在类中查找,其慢速查找的父类链是:
类--父类--根类--nil
。对于类方法,即在元类中查找,其慢速查找的父类链是:
元类--根元类--根类--nil
。如果快速查找、慢速查找也没有找到方法实现,则尝试
动态方法决议
。如果
动态方法决议
仍然没有找到,则进行消息转发
。