前言
Objective-C 是一門動(dòng)態(tài)語(yǔ)言，它將很多靜態(tài)語(yǔ)言在編譯和鏈接時(shí)期做的事情，放到了運(yùn)行時(shí)來處理。之所以能具備這種特性，離不開 Runtime 這個(gè)庫(kù)。Runtime 很好的解決了如何在運(yùn)行時(shí)期找到調(diào)用方法這樣的問題。下面話不多說了，來一起學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)吧。
消息發(fā)送
在 Objective-C 中，方法調(diào)用稱為向?qū)ο蟀l(fā)送消息：
// MyClass 類@interface MyClass: NSObject- (void)printLog;@end@implementation MyClass- (void)printLog {NSLog(@"print log !");}@endMyClass *myClass = [[MyClass alloc] init];[myClass printLog];// 輸出： print log !上面代碼中的 [myClass printLog] 也可以這么寫：
((void (*)(id, SEL))(void *) objc_msgSend)(myClass, @selector(printLog));
[myClass printLog] 經(jīng)過編譯后就是調(diào)用 objc_msgSend 方法。
我們看看這個(gè)方法的文檔定義：
id objc_msgSend(id self, SEL op, ...);
self：消息的接收者 op： 消息的方法名，C 字符串 ... ：參數(shù)列表
Runtime 是如何找到實(shí)例方法的具體實(shí)現(xiàn)的？
基礎(chǔ)概念
講之前，我們需要先明白一些基礎(chǔ)概念：Objective-C 是一門面向?qū)ο蟮恼Z(yǔ)言，對(duì)象又分為實(shí)例對(duì)象、類對(duì)象、元類對(duì)象以及根元類對(duì)象。它們是通過一個(gè)叫 isa 的指針來關(guān)聯(lián)起來，具體關(guān)系如下圖：
以我們上文的代碼為例：
MyClass *myClass = [[MyClass alloc] init];
整理下相互間的關(guān)系：
對(duì)應(yīng)上圖中的位置關(guān)系如下：
接著，我們用代碼來驗(yàn)證下上文的關(guān)系：
MyClass *myClass = [[MyClass alloc] init];Class class = [myClass class];Class metaClass = object_getClass(class);Class metaOfMetaClass = object_getClass(metaClass);Class rootMetaClass = object_getClass(metaOfMetaClass);Class superclass = class_getSuperclass(class);Class superOfSuperclass = class_getSuperclass(superclass);Class superOfMetaOfSuperclass = class_getSuperclass(object_getClass(superclass));NSLog(@"MyClass 實(shí)例對(duì)象是：%p",myClass);NSLog(@"MyClass 類對(duì)象是：%p",class);NSLog(@"MyClass 元類對(duì)象是：%p",metaClass);NSLog(@"MyClass 元類對(duì)象的元類對(duì)象是：%p",metaOfMetaClass);NSLog(@"MyClass 根元類對(duì)象是：%p",rootMetaClass);NSLog(@"MyClass 父類是：%@",class_getSuperclass(class));NSLog(@"MyClass 父類的父類是：%@",superOfSuperclass);NSLog(@"MyClass 父類的元類的父類是：%@",superOfMetaOfSuperclass);NSLog(@"NSObject 元類對(duì)象是：%p",object_getClass([NSObject class]));NSLog(@"NSObject 父類是：%@",[[NSObject class] superclass]);NSLog(@"NSObject 元類對(duì)象的父類是：%@",[object_getClass([NSObject class]) superclass]);//輸出：MyClass 實(shí)例對(duì)象是：0x60c00000b8d0MyClass 類對(duì)象是：0x109ae3fd0MyClass 元類對(duì)象是：****0x109ae3fa8MyClass 元類對(duì)象的元類對(duì)象是：****0x10ab02e58**MyClass 根元類對(duì)象是：0x10ab02e58MyClass 父類是：NSObjectMyClass 父類的父類是：(null)MyClass 父類的元類的父類是：NSObjectNSObject 元類對(duì)象是：0x10ab02e58NSObject 父類是：(null)NSObject 元類對(duì)象的父類是：NSObject
可以發(fā)現(xiàn)，輸出結(jié)果是完全符合我們的結(jié)論的！
現(xiàn)在我們能知道各種對(duì)象之間的關(guān)系：
實(shí)例對(duì)象通過 isa 指針，找到類對(duì)象 Class；類對(duì)象同樣通過 isa 指針，找到元類對(duì)象；元類對(duì)象也是通過 isa 指針，找到根元類對(duì)象；最后，根元類對(duì)象的 isa 指針，指向自己?？梢园l(fā)現(xiàn) NSObject 是整個(gè)消息機(jī)制的核心，絕大數(shù)對(duì)象都繼承自它。
尋找流程
上文提到了，一個(gè) Objective-C 方法會(huì)被編譯成 objc_msgSend，這個(gè)函數(shù)有兩個(gè)默認(rèn)參數(shù)，id 類型的 self, SEL 類型的 op。我們先看看 id 的定義：
typedef struct objc_object *id;struct objc_object { Class _Nonnull isa OBJC_ISA_AVAILABILITY;};我們可以看到，在 objc_object 結(jié)構(gòu)體中，只有一個(gè)指向 Class 類型的 isa 指針。
我們?cè)倏纯?Class 的定義：
struct objc_class { Class _Nonnull isa OBJC_ISA_AVAILABILITY;#if !__OBJC2__ Class _Nullable super_class OBJC2_UNAVAILABLE; const char * _Nonnull name OBJC2_UNAVAILABLE; long version OBJC2_UNAVAILABLE; long info OBJC2_UNAVAILABLE; long instance_size OBJC2_UNAVAILABLE; struct objc_ivar_list * _Nullable ivars OBJC2_UNAVAILABLE; struct objc_method_list * _Nullable * _Nullable methodLists OBJC2_UNAVAILABLE; struct objc_cache * _Nonnull cache OBJC2_UNAVAILABLE; struct objc_protocol_list * _Nullable protocols OBJC2_UNAVAILABLE;#endif} OBJC2_UNAVAILABLE;里面有很多參數(shù)，很顯眼的能看到這一行：
struct objc_method_list * _Nullable * _Nullable methodLists OBJC2_UNAVAILABLE;
看名字也容易理解，這個(gè) methodLists 就是用來存放方法列表的。我們?cè)倏纯?objc_method_list 這個(gè)結(jié)構(gòu)體：
struct objc_method_list { struct objc_method_list * _Nullable obsolete OBJC2_UNAVAILABLE; int method_count OBJC2_UNAVAILABLE;#ifdef __LP64__ int space OBJC2_UNAVAILABLE;#endif /* variable length structure */ struct objc_method method_list[1] OBJC2_UNAVAILABLE;}里面的 objc_method ，也就是我們熟悉的 Method：
struct objc_method { SEL _Nonnull method_name OBJC2_UNAVAILABLE; char * _Nullable method_types OBJC2_UNAVAILABLE; IMP _Nonnull method_imp OBJC2_UNAVAILABLE;}Method 里面保存了三個(gè)參數(shù)：
經(jīng)過層層挖掘，我們能明白實(shí)例對(duì)象調(diào)用方法的大致邏輯：
MyClass *myClass = [[MyClass alloc] init];[myClass printLog];
((void (*)(id, SEL))(void *) objc_msgSend)(myClass, @selector(printLog));類對(duì)象的類方法又是怎么找到并執(zhí)行的？
由上文，我們已經(jīng)知道，實(shí)例對(duì)象是通過 isa 指針，找到其類對(duì)象（Class）中保存的方法列表中的具體實(shí)現(xiàn)的。
比如：
MyClass *myClass = [[MyClass alloc] init];[myClass printLog];
可以理解為：printLog 方法就是保存在 MyClass 中的。
那么如果是個(gè)類方法，又是保存在什么地方的呢？
我們回顧下 Class 的定義：
struct objc_class { Class _Nonnull isa OBJC_ISA_AVAILABILITY;#if !__OBJC2__ Class _Nullable super_class OBJC2_UNAVAILABLE; const char * _Nonnull name OBJC2_UNAVAILABLE; long version OBJC2_UNAVAILABLE; long info OBJC2_UNAVAILABLE; long instance_size OBJC2_UNAVAILABLE; struct objc_ivar_list * _Nullable ivars OBJC2_UNAVAILABLE; struct objc_method_list * _Nullable * _Nullable methodLists OBJC2_UNAVAILABLE; struct objc_cache * _Nonnull cache OBJC2_UNAVAILABLE; struct objc_protocol_list * _Nullable protocols OBJC2_UNAVAILABLE;#endif} OBJC2_UNAVAILABLE;可以發(fā)現(xiàn)到這一行：
Class _Nonnull isa OBJC_ISA_AVAILABILITY;
這里的 isa 同樣是指向一個(gè) Class 的指針。上文中，我們也知道了類對(duì)象的 isa 指針是指向元類對(duì)象的。那么不難得出：
類對(duì)象的類方法，是保存在元類對(duì)象中的！
類對(duì)象和元類對(duì)象都是 Class 類型，僅僅服務(wù)的對(duì)象不同罷了。找到了元類對(duì)象，自然就找到了元類對(duì)象中的 methodLists，接下來就和實(shí)例對(duì)象的方法尋找調(diào)用一樣的流程了。
關(guān)于父類（superclass）
在 Objective-C 中，子類調(diào)用一個(gè)方法，如果沒有子類沒有實(shí)現(xiàn)，父類實(shí)現(xiàn)了，會(huì)去調(diào)用父類的實(shí)現(xiàn)。上文中，找到 methodLists 后，尋找 Method 的過程如下：
如何提高方法查找的效率？
上文中，我們大概知道，方法是通過 isa 指針，查找 Class 中的 methodLists 的。如果子類沒實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)的方法實(shí)現(xiàn)，還會(huì)沿著父類去查找。整個(gè)工程，可能有成萬上億個(gè)方法，是如何解決性能問題的呢？
例如：
for (int i = 0; i < 100000; ++i) { MyClass *myObject = myObjects[i]; [myObject methodA];}這種高頻次的調(diào)用 methodA，如果每調(diào)用一次都需要遍歷，性能是非常差的。所以引入了 Class Cache 機(jī)制：
Class Cache 認(rèn)為，當(dāng)一個(gè)方法被調(diào)用，那么它之后被調(diào)用的可能性就越大。
查找方法時(shí)，會(huì)先從緩存中查找，找到直接返回 ；找不到，再去 Class 的方法列表中找。
在上文中 Class 的定義中，我們可以發(fā)現(xiàn) cache：
struct objc_cache * _Nonnull cache OBJC2_UNAVAILABLE;
說明了緩存是存在類中的，每個(gè)類都有一份方法緩存，而不是每個(gè)類的 object 都保存了一份。
消息轉(zhuǎn)發(fā)
如果方法列表（methodLists）沒找到對(duì)應(yīng)的 selector 呢？
// ViewController.m 中 （未實(shí)現(xiàn) myTestPrint 方法）[self performSelector:@selector(myTestPrint:) withObject:@"，你好 ！"];
系統(tǒng)會(huì)提供三次補(bǔ)救的機(jī)會(huì)。
第一次
+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel {} (實(shí)例方法)+ (BOOL)resolveClassMethod:(SEL)sel {} (類方法)這兩個(gè)方法，一個(gè)針對(duì)實(shí)例方法；一個(gè)針對(duì)類方法。返回值都是 Bool。
使用示例：
// ViewController.m 中void myMethod(id self, SEL _cmd,NSString *nub) { NSLog(@"ifelseboyxx%@",nub);}+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel {#pragma clang diagnostic push#pragma clang diagnostic ignored "-Wundeclared-selector" if (sel == @selector(myTestPrint:)) {#pragma clang diagnostic pop class_addMethod([self class],sel,(IMP)myMethod,"v@:@"); return YES; }else { return [super resolveInstanceMethod:sel]; }}我們只需要在 resolveInstanceMethod: 方法中，利用 class_addMethod 方法，將未實(shí)現(xiàn)的 myTestPrint: 綁定到 myMethod 上就能完成轉(zhuǎn)發(fā)，最后返回 YES。
第二次
- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector {}這個(gè)方法要求返回一個(gè) id。使用場(chǎng)景一般是將 A 類的某個(gè)方法，轉(zhuǎn)發(fā)到 B 類的實(shí)現(xiàn)中去。
使用示例：
想轉(zhuǎn)發(fā)到 Person 類中的 -myTestPrint: 方法中：
@interface Person : NSObject@end@implementation Person- (void)myTestPrint:(NSString *)str { NSLog(@"ifelseboyxx%@",str);}@end// ViewController.m 中- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector {#pragma clang diagnostic push#pragma clang diagnostic ignored "-Wundeclared-selector" if (aSelector == @selector(myTestPrint:)) {#pragma clang diagnostic pop return [Person new]; }else{ return [super forwardingTargetForSelector:aSelector]; }}第三次
- (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector {}- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation {}第一個(gè)要求返回一個(gè)方法簽名，第二個(gè)方法轉(zhuǎn)發(fā)具體的實(shí)現(xiàn)。二者相互依賴，只有返回了正確的方法簽名，才會(huì)執(zhí)行第二個(gè)方法。
這次的轉(zhuǎn)發(fā)作用和第二次的比較類似，都是將 A 類的某個(gè)方法，轉(zhuǎn)發(fā)到 B 類的實(shí)現(xiàn)中去。不同的是，第三次的轉(zhuǎn)發(fā)相對(duì)于第二次更加靈活，forwardingTargetForSelector: 只能固定的轉(zhuǎn)發(fā)到一個(gè)對(duì)象；forwardInvocation: 可以讓我們轉(zhuǎn)發(fā)到多個(gè)對(duì)象中去。
使用實(shí)例：
想轉(zhuǎn)發(fā)到 Person 類以及 Animal 類中的 -myTestPrint: 方法中：
@interface Person : NSObject@end@implementation Person- (void)myTestPrint:(NSString *)str { NSLog(@"ifelseboyxx%@",str);}@end@interface Animal : NSObject@end@implementation Animal- (void)myTestPrint:(NSString *)str { NSLog(@"tiger%@",str);}@end// ViewController.m 中- (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector { #pragma clang diagnostic push #pragma clang diagnostic ignored "-Wundeclared-selector" if (aSelector == @selector(myTestPrint:)) { #pragma clang diagnostic pop return [NSMethodSignature signatureWithObjCTypes:"v@:@"];} return [super methodSignatureForSelector:aSelector];}- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation { Person *person = [Person new]; Animal *animal = [Animal new]; if ([person respondsToSelector:anInvocation.selector]) { [anInvocation invokeWithTarget:person]; } if ([animal respondsToSelector:anInvocation.selector]) { [anInvocation invokeWithTarget:animal]; }}?? 如果到了第三次機(jī)會(huì)，還沒找到對(duì)應(yīng)的實(shí)現(xiàn)，就會(huì) crash：
unrecognized selector sent to instance 0x7f9f817072b0
總結(jié)
到這里，我們大概能了解消息發(fā)送與轉(zhuǎn)發(fā)的過程了，附上流程圖：
好了，以上就是這篇文章的全部?jī)?nèi)容了，希望本文的內(nèi)容對(duì)大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價(jià)值，如果有疑問大家可以留言交流，謝謝大家對(duì)VEVB武林網(wǎng)的支持。
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