OC底层消息转发机制
2020-12-14 本文已影响0人
iOS发呆君
1. 前言
上一篇文章（OC底层方法的本质、查找流程）主要说了方法的查找流程，但是方法最后找到了NSObject都没有对应的方法实现，就直接崩溃吗？当然不是的，苹果还给我们提供一个消息转发的机制，下面咱们来具体看一下。
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2. 动态方法决议
在上一篇文章介绍的查找IMP的方法中，当找不到的时候，会执行一次_class_resolveMethod方法，具体实现如下（详细解释见注释）：
/***********************************************************************
* _class_resolveMethod
* Call +resolveClassMethod or +resolveInstanceMethod.
* Returns nothing; any result would be potentially out-of-date already.
* Does not check if the method already exists.
**********************************************************************/
void _class_resolveMethod(Class cls, SEL sel, id inst)
{
/**
判断当前传入的类是否是元类。
如果是元类，则走类方法的动态决议。
如果不是元类，即普通的类，则走实例方法的动态决议。
*/
if (! cls->isMetaClass()) {
// try [cls resolveInstanceMethod:sel]
// 实例方法动态决议
_class_resolveInstanceMethod(cls, sel, inst);
}
else {
// try [nonMetaClass resolveClassMethod:sel]
// and [cls resolveInstanceMethod:sel]
// 类方法的动态决议
_class_resolveClassMethod(cls, sel, inst);
/**
此处的if判断可谓重点。
经过上面_class_resolveClassMethod方法后，有可能还没有找到一个方法的IMP。
此时判断一下，是否有可以实现的类方法的IMP。
如果有，该if方法不进。
如果没有，则再走一遍_class_resolveInstanceMethod方法，调用NSObject的resolveInstanceMethod方法，为什么这么做呢，因为根据之前文章介绍的isa走位图可知，根元类是继承NSObject的，同时拥有NSObject所有的方法，所以再给一次调用resolveInstanceMethod机会，来处理这个类方法。
*/
if (!lookUpImpOrNil(cls, sel, inst,
NO/*initialize*/, YES/*cache*/, NO/*resolver*/))
{
_class_resolveInstanceMethod(cls, sel, inst);
}
}
}
上面的方法则是一个统一的调用入口，下面分别看一下。
2.1 实例方法动态决议
实例方法动态决议方法如下：
/***********************************************************************
* _class_resolveInstanceMethod
* Call +resolveInstanceMethod, looking for a method to be added to class cls.
* cls may be a metaclass or a non-meta class.
* Does not check if the method already exists.
**********************************************************************/
static void _class_resolveInstanceMethod(Class cls, SEL sel, id inst)
{
/**
此判断会去查找当前类以及父类等是否实现了resolveInstanceMethod方法。
如果没有实现，则直接return，因为if下面的逻辑即是向该方法发送消息，苹果不可能让自己的程序崩溃的。
其实NSObject类已经实现了这个方法，具体见下面，那么老祖宗都实现了，这个判断是否多余呢？如果你写的类不继承NSObject呢，是不是就没有默认实现了呢。
如果有实现，则继续走下面的逻辑。
*/
if (! lookUpImpOrNil(cls->ISA(), SEL_resolveInstanceMethod, cls,
NO/*initialize*/, YES/*cache*/, NO/*resolver*/))
{
// Resolver not implemented.
return;
}
// 创建消息，给类发送resolveInstanceMethod消息，此时本类的resolveInstanceMethod方法会被调用，如果没实现，那么调用父类的该方法。
BOOL (*msg)(Class, SEL, SEL) = (typeof(msg))objc_msgSend;
bool resolved = msg(cls, SEL_resolveInstanceMethod, sel);
// Cache the result (good or bad) so the resolver doesn't fire next time.
// +resolveInstanceMethod adds to self a.k.a. cls
IMP imp = lookUpImpOrNil(cls, sel, inst,
NO/*initialize*/, YES/*cache*/, NO/*resolver*/);
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));
}
}
}
下面看一下NSObject类的resolveInstanceMethod方法实现：
+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel {
return NO;
}
那么当我们实现的这个方法被调用了，都可以做什么呢？来看下面一段代码：
@interface GYMPerson : NSObject
- (void)playGame;
- (void)sleep;
@end
@implementation GYMPerson
- (void)sleep {
NSLog(@"%s 调用了", __func__);
}
+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel {
return NO;
}
@end
上面有一个GYMPerson类，有两个实例方法，其中playGame只定义，没有具体实现, sleep既定义又实现，然后咱们开始调用playGame方法。
int main(int argc, const char * argv[]) {
@autoreleasepool {
GYMPerson *person = [GYMPerson alloc];
[person playGame];
}
return 0;
}
当调用playGame方法后，程序直接挂掉了，报错如下：
*** Terminating app due to uncaught exception 'NSInvalidArgumentException', reason: '-[GYMPerson playGame]: unrecognized selector sent to instance 0x101843700'
原因在于我们没有playGame方法的具体实现，虽然类中复写了resolveInstanceMethod方法，但是在方法里没有做任何操作。
下面将resolveInstanceMethod方法里面加点代码：
+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel {
if (sel == @selector(playGame)) {
Method method = class_getInstanceMethod(self, @selector(sleep));
const char *types = method_getTypeEncoding(method);
IMP imp = class_getMethodImplementation(self, @selector(sleep));
bool isAdded = class_addMethod(self, sel, imp, types);
return isAdded;
}
return [super resolveInstanceMethod:sel];
}
然后再运行程序，便会得到：
GYMDemo[21368:7583751] -[GYMPerson sleep] 调用了
此时sleep方法调用了，程序没有崩溃，因为在resolveInstanceMethod方法里面，我们将sleep方法的IMP绑定给了playGame方法，所以执行playGame方法，就是执行sleep方法。
以上就是实例方法的动态决议，下面再看一下类方法的动态决议。
2.2 类方法动态决议
类方法动态决议方法如下：
/***********************************************************************
* _class_resolveClassMethod
* Call +resolveClassMethod, looking for a method to be added to class cls.
* cls should be a metaclass.
* Does not check if the method already exists.
**********************************************************************/
//cls: 元类, sel: 方法, inst: 类
static void _class_resolveClassMethod(Class cls, SEL sel, id inst)
{
assert(cls->isMetaClass());
/**
判断元类中是否实现了resolveClassMethod方法。
如果元类没有实现，找根元类，根元类没有，则找NSObject。
*/
if (! lookUpImpOrNil(cls, SEL_resolveClassMethod, inst,
NO/*initialize*/, YES/*cache*/, NO/*resolver*/))
{
// Resolver not implemented.
return;
}
// 创建消息，给类发送resolveClassMethod消息，此时本类的resolveClassMethod方法会被调用，如果没实现，那么调用父类的该方法。
BOOL (*msg)(Class, SEL, SEL) = (typeof(msg))objc_msgSend;
bool resolved = msg(_class_getNonMetaClass(cls, inst),
SEL_resolveClassMethod, sel);
// Cache the result (good or bad) so the resolver doesn't fire next time.
// +resolveClassMethod adds to self->ISA() a.k.a. cls
IMP imp = lookUpImpOrNil(cls, sel, inst,
NO/*initialize*/, YES/*cache*/, NO/*resolver*/);
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 resolveClassMethod:%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));
}
}
}
下面看一下NSObject类的resolveClassMethod方法实现：
+ (BOOL)resolveClassMethod:(SEL)sel {
return NO;
}
那么当我们实现的这个方法被调用了，都可以做什么呢？来看下面一段代码：
@interface GYMPerson : NSObject
+ (void)loveGirl;
+ (void)loveLife;
@end
@implementation GYMPerson
+ (void)loveLife {
NSLog(@"%s 调用了", __func__);
}
+ (BOOL)resolveClassMethod:(SEL)sel {
return [super resolveClassMethod:sel];
}
@end
上面有一个GYMPerson类，有两个类方法，其中loveGirl只定义，没有具体实现, loveLife既定义又实现，然后咱们开始调用loveGirl方法。
int main(int argc, const char * argv[]) {
@autoreleasepool {
[GYMPerson loveGirl];
}
return 0;
}
当调用loveGirl方法后，程序直接挂掉了，报错如下：
*** Terminating app due to uncaught exception 'NSInvalidArgumentException', reason: '+[GYMPerson loveGirl]: unrecognized selector sent to class 0x100002750'
原因在于我们没有loveGirl方法的具体实现，虽然类中复写了resolveClassMethod方法，但是在方法里没有做任何操作。
下面将resolveClassMethod方法里面加点代码：
+ (BOOL)resolveClassMethod:(SEL)sel {
if (sel == @selector(loveGirl)) {
Method method = class_getClassMethod(objc_getMetaClass("GYMPerson"), @selector(loveLife));
const char *types = method_getTypeEncoding(method);
IMP imp = class_getMethodImplementation(objc_getMetaClass("GYMPerson"), @selector(loveLife));
bool isAdded = class_addMethod(objc_getMetaClass("GYMPerson"), sel, imp, types);
return isAdded;
}
return [super resolveClassMethod:sel];
}
然后再运行程序，便会得到：
GYMDemo[16988:9071636] +[GYMPerson loveLife] 调用了
此时loveLife方法调用了，程序没有崩溃，因为在resolveClassMethod方法里面，我们将loveLife方法的IMP绑定给了loveGirl方法，所以执行loveGirl方法，就是执行loveLife方法。
3. 消息转发
如果我们在代码里面没有实现对应的动态决议方法，那么程序在崩溃之前，苹果还给我们提供了一次转发的机会，分为快速转发和慢速转发，具体如下。
3.1 快速转发流程
所谓的快速转发流程就是指定给别人做。
实例方法快速转发如下：
- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)sel {
return nil;
}
这个方法返回一个对象类型，意思就是当前对象解决不了的话，那么可能别的类型的对象有，能解决。
比如有这么一个类GYMAthlete：
@interface GYMAthlete : NSObject
- (void)playGame;
@end
@implementation GYMAthlete
- (void)playGame {
NSLog(@"%s", __func__);
}运行程序[person playGame];后没有崩溃，而是调用了GYMAthlete类的playGame方法。
@end
GYMPerson类里面没有实现playGame方法，但是GYMAthlete类里面却有同名的方法，且实现了。
此时我们修改forwardingTargetForSelector方法：
- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)sel {
if (sel == @selector(playGame)) {
return [GYMAthlete alloc];
}
return nil;
}
运行程序[person playGame];后没有崩溃，而是调用了GYMAthlete类的playGame方法。
+ (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)sel {
if (sel == @selector(loveGirl)) {
return [GYMAthlete class];
}
return nil;
}
运行程序[GYMPerson loveGirl];后没有崩溃，而是调用了GYMAthlete类的loveGirl方法。
GYMDemo[18597:9145003] +[GYMAthlete loveGirl]
以上就是快速转发流程，自己做不了的事情指定给别人做。
3.2 慢速转发流程
慢速转发流程则是我把方法抛出去，谁能解决谁就帮我解决了，没人解决也不会崩溃了，因为我已经扔出去了。
与快速转发不同的是，慢速转发不指定谁去处理，而是扔出去，那么仍出去的是什么呢？
方法签名
下面看一下签名的方法：
// 实例方法签名
- (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)sel {
return nil;
}
// 类方法方法签名
+ (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)sel {
return nil;
}
只要一个签名方法还是没用呢，它还有一个好搭档，如下：
- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation {
NSLog(@"%s", __func__);
}
+ (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)invocation {
NSLog(@"%s", __func__);
}
只要一个签名方法还是没用呢，它还有一个好搭档，如下：
- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation {
NSLog(@"%s", __func__);
}
+ (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)invocation {
NSLog(@"%s", __func__);
}
可以通俗的说，先把方法签名，然后扔到invocation里面等待处理，有人处理则好，没人处理也不会崩溃。
下面试验一下：
int main(int argc, const char * argv[]) {
@autoreleasepool {
GYMPerson *person = [GYMPerson alloc];
[person playGame]; // 没有具体实现
[GYMPerson loveGirl]; // 没有具体实现
}
return 0;
}
// 运行playGame方法时，先进入到这里签名。
- (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)sel {
if (sel == @selector(playGame)) {
NSMethodSignature *signature = [NSMethodSignature signatureWithObjCTypes:"v@:"];
return signature;
}
return nil;
}
// 运行loveGirl方法时，先进入到这里签名。
+ (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)sel {
if (sel == @selector(loveGirl)) {
NSMethodSignature *signature = [NSMethodSignature signatureWithObjCTypes:"v@:"];
return signature;
}
return nil;
}
// playGame签名后，将进入forwardInvocation这个方法等待处理。
- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation {
SEL sel = [anInvocation selector];
if (sel == @selector(playGame)) {
// 这里分别判断了GYMAthlete和GYMDeveloper的实例对象能不能处理，谁能处理交给谁处理。
if ([[GYMAthlete alloc] respondsToSelector:sel]) {
[anInvocation invokeWithTarget:[GYMAthlete alloc]];
}else if ([[GYMDeveloper alloc] respondsToSelector:sel]) {
[anInvocation invokeWithTarget:[GYMDeveloper alloc]];
}
}
}
// loveGirl签名后，将进入forwardInvocation这个方法等待处理。
+ (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)invocation {
SEL sel = [invocation selector];
if (sel == @selector(loveGirl)) {
// 这里分别判断了GYMAthlete和GYMDeveloper类能不能处理，谁能处理交给谁处理。
if ([[GYMAthlete class] respondsToSelector:sel]) {
[invocation invokeWithTarget:[GYMAthlete class]];
}else if ([[GYMDeveloper class] respondsToSelector:sel]) {
[invocation invokeWithTarget:[GYMDeveloper class]];
}
}
}
结果如下：
2020-10-30 22:27:53.729149+0800 GYMDemo[74259:10203752] -[GYMAthlete playGame]
2020-10-30 22:27:53.729812+0800 GYMDemo[74259:10203752] +[GYMAthlete loveGirl]
4. 总结
本篇文章主要讲了消息的转发机制，当消息查找失败时就会进入转发阶段，转发分为三个阶段：
第一阶段：
动态决议_class_resolveMethod，指定实现某个方法。
第二阶段：
forwardingTargetForSelector: 指定某个对象或者类去实现同名的方法。
第三阶段：
methodSignatureForSelector forwardInvocation组合阶段：将方法签名扔出去，然后再forwardInvocation方法中，谁想处理就处理。
以上三个阶段是逐一顺序实现的，如果某个阶段实现了，那么后续阶段不再调用了。
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原文作者：Daniel_Coder
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