Objective-C消息发送机制原理objc_msgSend( )

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0、方法调用原理
0.1、以[reciver method]为例，实际上是objc_msgSend(reciver, @selector(method), …argments);
0.2、OC方法调用转换为objc_msgSend函数调用，方法调用者、方法名为该函数的前2个参数；
0.3、OC对象本质为结构体，参考：剖析Objective-C对象本质结构MJClassInfo

1、消息发送（查找方法）
1.1、如果方法调用者为nil，直接返回(不报错);
2.2、方法调用者通过isa指针查找方法接收者，方法接收者查找对象中的cache，如果没有则查找对象中方法列表class_rw_t；
2.3、如果找到则调用并缓存在cache中，否则通过superclass在父类中的cache，class_rw_t中查找；
2.4、如果找到则调用并缓存在cache中，否则再通过superclass的superclass查找，直到superclass为空；
2.5、如果在整个继承体系中都没有找到目标方法，调用方法接收者的动态解析方法(如果解析过则进入方法转发)；

2、动态解析
2.1、两个相关方法：resoloveInstanceMethod:、resoloveClassMethod:前者为实例对象动态解析，后者为类\元类对象动态解析；

2.2、进入动态解析方法，需要完成的工作是给方法接收者添加方法实现，如通过class_addMetho()函数实现；

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class_addMethod(Class cls, SEL name, IMP imp, const char *types)

2.2.1、第一参数为方法接收者：实例方法调用则cls为类对象，类方法调用则为元类对象；
2.2.2、第二个参数为方法名，可直接使用传进来的形参；
2.2.3、第三个参数与第四个参数与方法对象Method相关，可通过method_getImplementation()、method_getTypeEncoding()获取，而Method对象可通过class_getClassMethod(Class cls, SEL sel)获取；

2.3、添加方法实现后，原来调用sel方法动作变成调用method方法，解析后的方法不关心方法性质，即对象方法或类方法都可以；
2.4、解析完成后，再次执行方法调用各步骤，如果查找到了动态方法则执行，如果还是没有找到，不再进行动态解析，进入方法转发阶段；

3、方法转发
3.1、相关方法

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- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector;
+ (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector;
 
- (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector;
+ (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector;
- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation;
+ (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation;

3.1、消息转发首先调用forwardingTargetForSelector:方法，该方法要求返回一个实现了原方法的对象；
3.1.1、如果返回对象不为空，则调用对象的aSelector方法，这也是一个方法调用，同样符合当前所有的机制，即从消息发送开始—>动态解析—->方法转发这一系列动作，可以理解为是一次递归；
3.1.2、如果该方法没有实现，或返回为空，则调用方法签名

3.2、方法签名methodSignatureForSelector:该方法只需要返回一个有效签名即可，接下来会调用forwardInvocation:
3.2.1、如果返回为空或不是有效的NSMethodSignature对象，则调用doesNotRecognizeSelector方法抛出异常；
3.2.2、如果返回一个有效的NSMethodSignature，forwardInvocation:没有实现同样调用doesNotRecognizeSelector方法抛出异常；

3.3、forwardInvocation:会根据方法签名给出NSInvocation对象，只要实现了该方法即会执行该方法内的代码为方法最终归宿；

4、如果以上所有操作什么都没做，则直接调用doesNotRecognizeSelector方法抛出异常；

5、总结过程中的几个方法

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// 动态解析
+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel;
+ (BOOL)resolveClassMethod:(SEL)sel;
// 方法转发
- (id)forwardingSignatureMethodForSelector:(SEL)aSelector;
+ (id)forwardingSignatureMethodForSelector:(SEL)aSelector;
// 方法签名
- (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector;
+ (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector;
- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation;
+ (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation;

4 thoughts on “Objective-C消息发送机制原理objc_msgSend( )”

  1. Pingback: 定时器NSTimer、CADisplayLink及代理NSProxy的基本使用 | 一天到晚游泳的余

  2. Sian Post author

    – (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector
    – (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation

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    #import "ViewController.h"
#import <objc/runtime.h>
 
@interface ViewController ()
- (void)instanceMethod;
+ (void)classMethod;
@end
 
@implementation ViewController
- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    [self instanceMethod];
}
 
- (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector
{
    if (aSelector == @selector(instanceMethod)){
        // 返回一个方法签名，该方法签名会联合aSelecotr被封装到一个NSInvocation对象中
        // 调用forwardInvocation:方法；
        return [NSMethodSignature signatureWithObjCTypes:"v@:"];
    }
    return [super methodSignatureForSelector:aSelector];
}
- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation
{
    NSLog(@"%s", __func__);
}
+ (void)classMethod
{
    NSLog(@"%s", __func__);
}
 
@end

    输出结果：
    2018-11-21 10:49:37.669124+0800 runtime[2166:353273] -[ViewController forwardInvocation:]

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  3. Sian Post author

    – (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector 实现：

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    #import "ViewController.h"
#import <objc/runtime.h>
 
@interface ViewController ()
- (void)instanceMethod;
+ (void)classMethod;
@end
 
@implementation ViewController
- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    [self instanceMethod];
}
 
- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector
{
    if (aSelector == @selector(instanceMethod)){
        // 原消息接收者为当前实例对象
        // 返回类对象，即将消息转发给类对象处理
        // 最终会调用类对象的相关方法
        return self.class;
    }
    return  [super forwardingTargetForSelector:aSelector];
}
 
+ (void)classMethod
{
    NSLog(@"%s", __func__);
}
 
@end
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  4. Sian Post author

    + (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel 示例：

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    #import "ViewController.h"
#import <objc/runtime.h>
 
@interface ViewController ()
- (void)instanceMethod;
+ (void)classMethod;
@end
 
@implementation ViewController
- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    [self instanceMethod];
}
 
+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel
{
    if (sel == @selector(instanceMethod)){
        Class metaClass = objc_getMetaClass(class_getName(self));
        // 获取元类上的classMethod方法
        Method method = class_getClassMethod(metaClass, @selector(classMethod));
        IMP imp = method_getImplementation(method);
        const char *types = method_getTypeEncoding(method);
        // 给类对象的instanceMethod方法添加元类对象上的classMethod方法实现
        // 这样的结果是：调用- (void)instanceMethod方法会执行+ (void)classMethod
        class_addMethod(self, sel, imp, types);
        return YES;
    }
    return [super resolveInstanceMethod:sel];
}
 
+ (void)classMethod
{
    NSLog(@"%s", __func__);
}
 
@end
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