上一篇我们讲了方法写入流程：objc_class cache分析
本篇将介绍，方法的查找流程，在这之前，我们先了解一下runtime
Runtime
- 什么是
runtime？- 区别
runtime，可以把runtime与编译时做下类比-
runtime：代码被跑起来，转载到内存空间了，此时出错，将会导致程序崩溃，是一个动态过程。 -
编译时：编译器把代码编译成机器能够识别的代码，编译器会在编译的时候做词法分析，语法分析，如果有问题，则编译不会被通过，程序则不能运行。
-
- 区别
-
runtime的使用- 通过我们的
Objective-C代码，比如我们自己写的一些方法 - 通过
Framework和Service提供的接口，比如isKindOfClass - 通过
RuntimeApi，比如class_xxx,objc_xxx
runtime调用的方式.png
- 通过我们的
方法调用的本质
定义一个类，申明两个方法，并完成实现。
@interface Person : NSObject
- (void)sayHello;
+ (void)sayHoney;
@end
@implementation Person
- (void)sayHello{
NSLog(@"hello");
}
+ (void)sayHoney{
NSLog(@"honey");
}
@end
在main函数中完成调用
int main(int argc, const char * argv[]) {
@autoreleasepool {
// insert code here...
Person * person = [Person alloc];
[Person sayHoney];
[person sayHello];
NSLog(@"Hello, World!");
}
return 0;
}
在main.m文件对main.m进行clang，在终端执行：
xcrun -sdk iphonesimulator clang -arch x86_64 -rewrite-objc main.m
得到一个main.cpp文件
我们看到[Person sayHoney],和[person sayHello]这两个方法的调用在底层被编译成了：
- [Person sayHoney]：
((void (*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend)((id)objc_getClass("Person"), sel_registerName("sayHoney"));
- [person sayHello]：
((void (*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend)((id)person, sel_registerName("sayHello"))
从这两段代码，我们可以看出，方法的调用在底层其实就是objc_msgSend的调用。实际代码中验证一下。
要使用objc_msgSend方法，需要导入#import ，然后关闭msg_msgSend严厉的检验机制，关闭方法如下图：
关闭消息发送严格的检查机制.png
然后在
main函数中通过objc_msgSend来调用：
int main(int argc, const char * argv[]) {
@autoreleasepool {
// insert code here...
Person * person = [Person alloc];
objc_msgSend(person, sel_registerName("sayHello"));
objc_msgSend(objc_getClass("Person"), sel_registerName("sayHoney"));
NSLog(@"------------------");
[person sayHello];
[Person sayHoney];
}
return 0;
}
打印结果如下：
2020-12-30 15:44:20.845622+0800 runtime感受[29642:236248] hello
2020-12-30 15:44:20.846451+0800 runtime感受[29642:236248] honey
2020-12-30 15:44:20.846557+0800 runtime感受[29642:236248] ------------------
2020-12-30 15:44:20.846638+0800 runtime感受[29642:236248] hello
2020-12-30 15:44:20.846802+0800 runtime感受[29642:236248] honey
发现，其实调用objc_msgSend和oc代码的调用，结果都是一样的。
接下来我们就开始研究objc_msgSend
objc_msgSend
在源码环境搜索objc_msgSend，发现只有汇编的实现源码，我们找到在arm64下的objc_msgSend作为我们的研究对象。其源码如下，我们进行逐行的翻译
ENTRY _objc_msgSend
UNWIND _objc_msgSend, NoFrame
cmp p0, #0 // nil check and tagged pointer check
#if SUPPORT_TAGGED_POINTERS
b.le LNilOrTagged // (MSB tagged pointer looks negative)
#else
b.eq LReturnZero
#endif
ldr p13, [x0] // p13 = isa
GetClassFromIsa_p16 p13 // p16 = class
LGetIsaDone:
// calls imp or objc_msgSend_uncached
CacheLookup NORMAL, _objc_msgSend
#if SUPPORT_TAGGED_POINTERS
LNilOrTagged:
b.eq LReturnZero // nil check
// tagged
adrp x10, _objc_debug_taggedpointer_classes@PAGE
add x10, x10, _objc_debug_taggedpointer_classes@PAGEOFF
ubfx x11, x0, #60, #4
ldr x16, [x10, x11, LSL #3]
adrp x10, _OBJC_CLASS_$___NSUnrecognizedTaggedPointer@PAGE
add x10, x10, _OBJC_CLASS_$___NSUnrecognizedTaggedPointer@PAGEOFF
cmp x10, x16
b.ne LGetIsaDone
// ext tagged
adrp x10, _objc_debug_taggedpointer_ext_classes@PAGE
add x10, x10, _objc_debug_taggedpointer_ext_classes@PAGEOFF
ubfx x11, x0, #52, #8
ldr x16, [x10, x11, LSL #3]
b LGetIsaDone
// SUPPORT_TAGGED_POINTERS
#endif
LReturnZero:
// x0 is already zero
mov x1, #0
movi d0, #0
movi d1, #0
movi d2, #0
movi d3, #0
ret
END_ENTRY _objc_msgSend
- 判断消息的第一个参数
receiver是否为空和是否为小对象类型- 如果为小对象类型，则执行
LNilOrTagged- b.le LNilOrTagged
- 如果为空，则直接返回
- b.eq LReturnZero
- 如果为小对象类型，则执行
cmp p0, #0 // nil check and tagged pointer check
#if SUPPORT_TAGGED_POINTERS
b.le LNilOrTagged // (MSB tagged pointer looks negative)
#else
b.eq LReturnZero
#endif
- 获取
isaldr p13, [x0]
- 获取类信息
GetClassFromIsa_p16 p13
- 从缓存中获取
IMPCacheLookup NORMAL, _objc_msgSend
接下来进入快速查找流程CacheLookup
方法的快速查找流程
.macro CacheLookup
//
// Restart protocol:
//
// As soon as we're past the LLookupStart$1 label we may have loaded
// an invalid cache pointer or mask.
//
// When task_restartable_ranges_synchronize() is called,
// (or when a signal hits us) before we're past LLookupEnd$1,
// then our PC will be reset to LLookupRecover$1 which forcefully
// jumps to the cache-miss codepath which have the following
// requirements:
//
// GETIMP:
// The cache-miss is just returning NULL (setting x0 to 0)
//
// NORMAL and LOOKUP:
// - x0 contains the receiver
// - x1 contains the selector
// - x16 contains the isa
// - other registers are set as per calling conventions
//
LLookupStart$1:
// p1 = SEL, p16 = isa
ldr p11, [x16, #CACHE] // p11 = mask|buckets
#if CACHE_MASK_STORAGE == CACHE_MASK_STORAGE_HIGH_16
and p10, p11, #0x0000ffffffffffff // p10 = buckets
and p12, p1, p11, LSR #48 // x12 = _cmd & mask
#elif CACHE_MASK_STORAGE == CACHE_MASK_STORAGE_LOW_4
and p10, p11, #~0xf // p10 = buckets
and p11, p11, #0xf // p11 = maskShift
mov p12, #0xffff
lsr p11, p12, p11 // p11 = mask = 0xffff >> p11
and p12, p1, p11 // x12 = _cmd & mask
#else
#error Unsupported cache mask storage for ARM64.
#endif
// 0x00010
// 0x10000
add p12, p10, p12, LSL #(1+PTRSHIFT)
// p12 = buckets + ((_cmd & mask) << (1+PTRSHIFT))
ldp p17, p9, [x12] // {imp, sel} = *bucket
1: cmp p9, p1 // if (bucket->sel != _cmd)
b.ne 2f // scan more
CacheHit $0 // call or return imp
2: // not hit: p12 = not-hit bucket
CheckMiss $0 // miss if bucket->sel == 0
cmp p12, p10 // wrap if bucket == buckets
b.eq 3f
ldp p17, p9, [x12, #-BUCKET_SIZE]! // {imp, sel} = *--bucket
b 1b // loop
3: // wrap: p12 = first bucket, w11 = mask
#if CACHE_MASK_STORAGE == CACHE_MASK_STORAGE_HIGH_16
add p12, p12, p11, LSR #(48 - (1+PTRSHIFT))
// p12 = buckets + (mask << 1+PTRSHIFT)
#elif CACHE_MASK_STORAGE == CACHE_MASK_STORAGE_LOW_4
add p12, p12, p11, LSL #(1+PTRSHIFT)
// p12 = buckets + (mask << 1+PTRSHIFT)
#else
#error Unsupported cache mask storage for ARM64.
#endif
// Clone scanning loop to miss instead of hang when cache is corrupt.
// The slow path may detect any corruption and halt later.
ldp p17, p9, [x12] // {imp, sel} = *bucket
1: cmp p9, p1 // if (bucket->sel != _cmd)
b.ne 2f // scan more
CacheHit $0 // call or return imp
2: // not hit: p12 = not-hit bucket
CheckMiss $0 // miss if bucket->sel == 0
cmp p12, p10 // wrap if bucket == buckets
b.eq 3f
ldp p17, p9, [x12, #-BUCKET_SIZE]! // {imp, sel} = *--bucket
b 1b // loop
LLookupEnd$1:
LLookupRecover$1:
3: // double wrap
JumpMiss $0
.endmacro
逐行解读：
获取maskAndbuckets.png
-
从注释我们可以看出这里，
p16为isa，#CACHE是宏定义的16，isa平移16个字节刚好就是我们的cache，所以这里的p11就是我们的cache。
获取buckets和mask.png -
获取
buckets- 通过
maskandbuckets与上0x0000ffffffffffff，获取存在低48位的buckets，赋值给p11
- 通过
-
获取方法存储下标
- 首先通过
maskandbuckets右移48位，获取mask - 然后
mask在与上SEL，就得到了我们的方法下标，赋值给p12
偏移到我们需要查找到的方法的下标.png
- 首先通过
首先计算出一个bucket占用的大小1<<4为16个字节
然后
index转换成2进制，左移4位，相当于index*16-
最后通过
buckets偏移index*16获取当前查找的方法的开始的位置
从当前bucket中获取imp,sel.png -
从当前的bucket中获取
imp赋值给p17，sel赋值给p9
对比我们获取到的sel是否为我们查找的sel.png -
第一次循环递归
- 比较我们获取到的bucket中的sel与我们查找的sel是否相等
- 如果相等则跳转至
CacheHit，即缓存命中，并返回imp - 如果不相等，会出现两种情况：
- 如果一直都找不到，直接跳转至
CheckMiss，因为$0是normal，会跳转至__objc_msgSend_uncached，即进入慢速查找流程 - 如果根据
index获取的bucket等于buckets的第一个元素，则人为的将当前bucket设置为buckets的最后一个元素（通过buckets首地址+mask右移44位（等同于左移4位）直接定位到buckets的最后一个元素），然后继续进行递归循环（第一个递归循环嵌套第二个递归循环） - 如果当前
bucket不等于buckets的第一个元素，则继续向前查找，进入第一次递归循环
第二次循环递归.png
- 如果一直都找不到，直接跳转至
- 如果相等则跳转至
- 比较我们获取到的bucket中的sel与我们查找的sel是否相等
在上一个代码段如果buckets的第一个元素，就会执行这段代码, 如果当前的
bucket还是等于buckets的第一个元素，则直接跳转至JumpMiss，此时的$0是normal，也是直接跳转至__objc_msgSend_uncached，即进入慢速查找流程