objc_msgSend消息流程之动态方法决议和消息转发

2021-03-07  本文已影响0人  木扬音

在前两篇文章objc_msgSend流程之快速查找和objc_msgSend流程之慢速查找分析了objc_msgSend的快速查找和慢速查找，当前面这两种方式都没找到对应的方法实现时，我们可以通过操作下面两个方法来避免方法未实现的奔溃报错

实例方法报错
实例方法报错
类方法报错
类方法报错

方法未实现报错源码

汇编__objc_msgForward_impcache方法

STATIC_ENTRY __objc_msgForward_impcache

// No stret specialization.
b   __objc_msgForward

END_ENTRY __objc_msgForward_impcache

//👇
ENTRY __objc_msgForward

adrp    x17, __objc_forward_handler@PAGE
ldr p17, [x17, __objc_forward_handler@PAGEOFF]
TailCallFunctionPointer x17
    
END_ENTRY __objc_msgForward

在汇编实现中查找_objc_forward_handler方法

// Default forward handler halts the process.
__attribute__((noreturn, cold)) void
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);
}
void *_objc_forward_handler = (void*)objc_defaultForwardHandler;

objc_defaultForwardHandler方法就是我们日常开发中常见错误没有实现函数，运行程序，崩溃时报的错误提示

防止方法未实现崩溃的三次机会

【第一次机会】动态方法决议

在慢速查找流程未找到方法实现时，首先尝试一次动态方法决议，源码实现如下

static NEVER_INLINE IMP
resolveMethod_locked(id inst, SEL sel, Class cls, int behavior)
{
    runtimeLock.assertLocked();
    ASSERT(cls->isRealized());

    runtimeLock.unlock();
    //对象 -- 类
    if (! cls->isMetaClass()) { //类不是元类，调用对象的解析方法
        // try [cls resolveInstanceMethod:sel]
        resolveInstanceMethod(inst, sel, cls);
    } 
    else {//如果是元类，调用类的解析方法， 类 -- 元类
        // try [nonMetaClass resolveClassMethod:sel]
        // and [cls resolveInstanceMethod:sel]
        resolveClassMethod(inst, sel, cls);
        //为什么要有这行代码？ -- 类方法在元类中是对象方法，所以还是需要查询元类中对象方法的动态方法决议
        if (!lookUpImpOrNil(inst, sel, cls)) { //如果没有找到或者为空，在元类的对象方法解析方法中查找
            resolveInstanceMethod(inst, sel, cls);
        }
    }

    // chances are that calling the resolver have populated the cache
    // so attempt using it
    //如果方法解析中将其实现指向其他方法，则继续走方法查找流程
    return lookUpImpOrForward(inst, sel, cls, behavior | LOOKUP_CACHE);
}

实例方法的动态决议

实例方法的调用，在快速查找和慢速查找均未找到实例方法的实现时，我们还有一次挽救的机会，即尝试动态方法决议，由于是实例方法，所以会走到resolveInstanceMethod方法，源码如下：

static void resolveInstanceMethod(id inst, SEL sel, Class cls)
{
    runtimeLock.assertUnlocked();
    ASSERT(cls->isRealized());
    SEL resolve_sel = @selector(resolveInstanceMethod:);
    
    // look的是 resolveInstanceMethod --相当于是发送消息前的容错处理
    if (!lookUpImpOrNil(cls, resolve_sel, cls->ISA())) {
        // Resolver not implemented.
        return;
    }

    BOOL (*msg)(Class, SEL, SEL) = (typeof(msg))objc_msgSend;
    bool resolved = msg(cls, resolve_sel, sel); //发送resolve_sel消息

    // Cache the result (good or bad) so the resolver doesn't fire next time.
    // +resolveInstanceMethod adds to self a.k.a. cls
    //查找say666
    IMP imp = lookUpImpOrNil(inst, sel, cls);

    if (resolved  &&  PrintResolving) {
        if (imp) {
            _objc_inform("RESOLVE: method %c[%s %s] "
                         "dynamically resolved to %p", 
                         cls->isMetaClass() ? '+' : '-', 
                         cls->nameForLogging(), sel_getName(sel), imp);
        }
        else {
            // Method resolver didn't add anything?
            _objc_inform("RESOLVE: +[%s resolveInstanceMethod:%s] returned YES"
                         ", but no new implementation of %c[%s %s] was found",
                         cls->nameForLogging(), sel_getName(sel), 
                         cls->isMetaClass() ? '+' : '-', 
                         cls->nameForLogging(), sel_getName(sel));
        }
    }
}

主要分为以下几个步骤

奔溃修改

针对实例方法未实现的奔溃报错，我们可以通过在类中重写resolveInstanceMethod 类方法，并将其指向其他方法的实现，即将实例方法say666的实现指向sayMaster

+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel{
    if (sel == @selector(say666)) {
        NSLog(@"%@ 来了", NSStringFromSelector(sel));
        //获取sayMaster方法的imp
        IMP imp = class_getMethodImplementation(self, @selector(sayMaster));
        //获取sayMaster的实例方法
        Method sayMethod  = class_getInstanceMethod(self, @selector(sayMaster));
        //获取sayMaster的丰富签名
        const char *type = method_getTypeEncoding(sayMethod);
        //将sel的实现指向sayMaster
        return class_addMethod(self, sel, imp, type);
    }
    
    return [super resolveInstanceMethod:sel];
}

重新运行，并打印堆栈信息


堆栈信息

第二次动态决议流程分析请看文末的问题探索

类方法的动态决议

针对类方法的重写resolveClassMethod，需要注意传入的cls不再是类，而是元类，因为类方法在元类中是实例方法，可以通过objc_getMetaClass方法获取元类

优化
+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel{
    if (sel == @selector(say666)) {
        NSLog(@"%@ 来了", NSStringFromSelector(sel));
        
        IMP imp = class_getMethodImplementation(self, @selector(sayMaster));
        Method sayMethod  = class_getInstanceMethod(self, @selector(sayMaster));
        const char *type = method_getTypeEncoding(sayMethod);
        return class_addMethod(self, sel, imp, type);
    }else if (sel == @selector(sayNB)) {
        NSLog(@"%@ 来了", NSStringFromSelector(sel));
        
        IMP imp = class_getMethodImplementation(objc_getMetaClass("LGPerson"), @selector(lgClassMethod));
        Method lgClassMethod  = class_getInstanceMethod(objc_getMetaClass("LGPerson"), @selector(lgClassMethod));
        const char *type = method_getTypeEncoding(lgClassMethod);
        return class_addMethod(objc_getMetaClass("LGPerson"), sel, imp, type);
    }
    return NO;
}

上面这种写法会导致系统方法也会被更改，针对这一点，我们可以通过自定义类中方法的统一方法名前缀，根据前缀来判断是否是自定义方法，然后统一处理自定义方法，例如可以在崩溃前pop到首页，主要是用于app线上防崩溃的处理，提升用户的体验

消息转发流程

在源码中找不到消息转发的源码，但是我们可以通过下面方式来了解，方法调用奔溃前都走了那些方法

通过instrumentObjcMessageSends

extern void instrumentObjcMessageSends(BOOL flag);

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {

        LGPerson *person = [LGPerson alloc];
        instrumentObjcMessageSends(YES);
        [person sayHello];
        instrumentObjcMessageSends(NO);
        NSLog(@"Hello, World!");
    }
    return 0;
}

通过hopper/IDA反编译

Hopper和IDA是一个可以帮助我们静态分析可视性文件的工具，可以将可执行文件反汇编成伪代码，控制流程图等，下面以Hopper为例

通过上面两种查找方式可以验证，消息转发的方法有3个

【第二次机会】快速转发

在LGPerson中重写forwardingTargetForSelector方法，将LGPerson的实例方法的接收者指定为LGStudent的对象（LGStudent类中有say666的具体实现），如下所示

- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector{
    NSLog(@"%s - %@",__func__,NSStringFromSelector(aSelector));

//     runtime + aSelector + addMethod + imp
    //将消息的接收者指定为LGStudent，在LGStudent中查找say666的实现
    return [LGStudent alloc];
}

也可以直接不指定消息接收者，直接调用父类的该方法，如果还是没有找到，则直接报错

- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector{
    NSLog(@"%s - %@",__func__,NSStringFromSelector(aSelector));

    // runtime + aSelector + addMethod + imp
    return [super forwardingTargetForSelector:aSelector];
}

【第三次机会】慢速转发

如果消息快速转发还是没有找到，则还有最后一次机会，即在LGPerson中重写methodSignatureForSelector

- (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector{
    NSLog(@"%s - %@",__func__,NSStringFromSelector(aSelector));
    return [NSMethodSignature signatureWithObjCTypes:"v@:"];
}

- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation{
    NSLog(@"%s - %@",__func__,anInvocation);
}

也可以处理invocation事务

- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation{
    NSLog(@"%s - %@",__func__,anInvocation);
    anInvocation.target = [LGStudent alloc];
    [anInvocation invoke];
}

我们在forwardInvocation方法中处理和不处理invocation事务，都不会报错

“动态方法决议为什么执行两次？” 探索

在慢速查找流程中，我们了解到resolveInstanceMethod方法的执行是通过lookUpImpOrForward --> resolveMethod_locked --> resolveInstanceMethod来到resolveInstanceMethod源码，在源码中通过发送resolve_sel消息触发

resolveInstanceMethod方法触发原理

如下所示，在class_getInstanceMethod方法处加一个断点，在执行了methodSignatureForSelector方法后，返回了签名，说明方法签名是生效的，苹果在走到invocation之前，给了开发者一次机会再去查询，所以走到class_getInstanceMethod这里，又去走了一遍方法查询say666,然后会再次走到动态方法决议

class_getInstanceMethod方法调试验证

所以，上述的分析也印证了前文中resolveInstanceMethod方法执行了两次的原因

通过代码来推导

【结论】：发现resolveInstanceMethod中的打印还是只打印了一次，数排名第二次动态方法决议 在forwardingTargetForSelector方法后

经过上面的论证，我们了解到其实在慢速转发流程中，在methodSignatureForSelector 和 forwardInvocation方法之间还有一次动态方法决议

消息转发流程-2

总结

objc_msgSend发送消息的流程

上一篇下一篇

猜你喜欢

热点阅读