在上一篇OC底层原理08 - objc_msgSend流程之快速查找文章中，我们分析了快速查找流程，如果快速查不到，则需要进入慢速查找流程，以下是慢速查找的分析过程
objc_msgSend 慢速查找流程分析
慢速查找-汇编部分
在快速查找流程中，如果缓存中没有找到方法实现，无论是走到CheckMiss还是JumpMiss，最终都会走到__objc_msgSend_uncached汇编函数
- 在
objc-msg-arm64.s文件中查找__objc_msgSend_uncached的汇编实现，其中的核心是MethodTableLookup（即查询方法列表），其源码如下
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
- 搜索
MethodTableLookup的汇编实现，其中的核心是_lookUpImpOrForward，汇编源码实现如下
.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
验证
通过汇编调试进行验证，流程如下
- 在
main中，在[person instanceMethod1]方法调用处加一个断点，并且开启汇编调试【Debug -- Debug worlflow -- 勾选Always show Disassembly】，运行程序
image.png - 按住
control + stepinto，进入objc_msgSend的汇编
image.png - 在
_objc_msgSend_uncached加一个断点，继续执行，然后按住control + stepinto，进入汇编
image.png
从上可以看出最后走到的就是lookUpImpOrForward
慢速查找-C/C++部分
- 根据汇编部分的提示，全局续搜索
lookUpImpOrForward，最后在objc-runtime-new.mm文件中找到了源码实现，这是一个C实现的函数
IMP lookUpImpOrForward(id inst, SEL sel, Class cls, int behavior)
{
// 定义消息转发
const IMP forward_imp = (IMP)_objc_msgForward_impcache;
IMP imp = nil;
Class curClass;
runtimeLock.assertUnlocked();
// 再次执行快速查找，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，该方法此时已经缓存
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
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;
for (unsigned attempts = unreasonableClassCount();;) {
// 在当前类的方法列表查找（采用二分查找），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;
}
// 代表当前类没有找到，将 当前类 设置为 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.");
}
// 从父类缓存里面查找 如果未找到此时不会进入慢速查找
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;
}
image.png
主要流程如下
-
cache缓存中进行查找，即快速查找，找到则直接返回imp，反之，则进入step2 - 判断
cls
2.1 判断类是否已知，如果不是，则报错
2.2 判断类是否实现，如果没有，则需要先实现，确定其父类链，此时实例化的目的是为了确定父类链、ro、以及rw等，方法后续数据的读取以及查找的循环
2.3 判断类是否初始化，如果没有，则初始化 -
for循环，按照类继承链或者元类继承链的顺序查找
3.1 当前cls的方法列表中使用二分查找算法进行方法查找，如果找到，则进入cache写入流程（OC底层原理07 - objc_class 中 cache 原理分析），并返回imp，如果没有找到，则返回nil，并继续
3.2 当前cls被赋值为父类，如果父类等于nil，则imp = 消息转发，跳出循环，执行step4
3.3 如果父类链中存在循环，则报错，终止循环
3.4父类缓存中查找方法- 如果
未找到，即imp = 0x0，继续循环查找，执行step3 - 如果
找到，判断imp == forward_imp，相等执行step4，否则返回imp，并执行cache写入流程
- 如果
- 判断是否执行过
动态方法解析- 如果
没有，执行动态方法解析 - 如果
执行过一次动态方法解析，则走到消息转发流程
- 如果
getMethodNoSuper_nolock方法：二分查找方法列表
查找方法列表的流程如下所示
image.png
findMethodInSortedMethodList源码如下
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;
uint32_t count;
for (count = list->count; count != 0; count >>= 1) {
probe = base + (count >> 1);
uintptr_t probeValue = (uintptr_t)probe->name;
if (keyValue == probeValue) {
// `probe` is a match.
// Rewind looking for the *first* occurrence of this value.
// This is required for correct category overrides.
while (probe > first && keyValue == (uintptr_t)probe[-1].name) {
probe--;
}
return (method_t *)probe;
}
if (keyValue > probeValue) {
base = probe + 1;
count--;
}
}
return nil;
}
算法原理大致为：从第一次查找开始，每次都取中间位置，与想查找的key的value值作比较
- 如果
不相等，首先判断所要查找keyValue和当前值probeValue比较，如果keyValue大于probeValue，将起始位置替换为当前位置，继续二分查找，如果循环至count = 0还是没有找到，则直接返回nil - 如果
相等，则需要往前移一位继续判断是否相等（排除分类方法），如果相等继续前移，不相等则将当前位置的方法实现返回。
cache_getImp方法：父类缓存查找
cache_getImp方法是通过汇编_cache_getImp实现，传入的$0是GETIMP，流程如下所示
image.png
- 如果父类缓存中
找到了方法实现，则跳转至CacheHit即命中，则直接返回imp - 如果父类缓存中
没有找到方法实现，则跳转至CheckMiss或者JumpMiss，通过判断$0跳转至LGetImpMiss，直接返回nil
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