OC Runtime

OC Runtime 是一個 Runtime 庫喳挑，主要以 C 和匯編語言為基礎(chǔ)味赃，使用面向?qū)ο蟮?OC 來編寫掀抹。可以加載類心俗，對消息進行轉(zhuǎn)發(fā)傲武、分發(fā)等。
RunTime 庫是 Objective-C 面向?qū)ο蠛蛣討B(tài)機制的基石城榛。
這句話已經(jīng)充分說明了 RunTime 的重要性揪利。

消息傳遞

我們都知道，在編譯時 Objective-C 函數(shù)調(diào)用的語法都會被翻譯成 C 的函數(shù)調(diào)用 objc_msgSend()吠谢，如下事例：

[obj doSomethingWithIndex:10];

等價于：

objc_msgSend(obj, @selector(doSomethingWithIndex:), 10);

重點在于 objc_object 中的 isa 指針和 objc_class 中的分發(fā)表 class dispatch table

objc_object 相關(guān)定義

struct objc_object {
    Class _Nonnull isa  OBJC_ISA_AVAILABILITY;
};

objc_class 相關(guān)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;

objc_method 相關(guān)定義

struct objc_method {
    SEL _Nonnull method_name                                 OBJC2_UNAVAILABLE;
    char * _Nullable method_types                            OBJC2_UNAVAILABLE;
    IMP _Nonnull method_imp                                  OBJC2_UNAVAILABLE;
};

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;
};

objc_method_list 是什么土童？
其本質(zhì)是一個有 objc_method 元素的可變長度的數(shù)組。

objc_method 結(jié)構(gòu)體中都有些什么工坊？
SEL _Nonnull method_name : 函數(shù)名
char * _Nullable method_types : 函數(shù)類型的字符串
IMP _Nonnull method_imp : 函數(shù)的實現(xiàn)

通過以上献汗，不難看出，在 Objective-C 中王污，對象罢吃、類、方法都是一個 C 的結(jié)構(gòu)體昭齐。

到這里應(yīng)該能大致猜出 objc_msgSend() 到底做了哪些工作尿招。

例：objc_msgSend(obj, @selector(doSomethingWithIndex:), 10);

1. 通過 obj 的 isa 指針找到它的 class;
2. 在 class 的 methodLists 中找 doSomethingWithIndex:;
3. 若 class 中未找到 doSomethingWithIndex: ，前往 super_class 中找;
4. 一旦找到 doSomethingWithIndex: ，立即執(zhí)行 method_imp就谜。

是不是每個消息都要按以上步驟把 objc_method_list 遍歷一遍怪蔑？
注意我們的 objc_class 中有一個成員 objc_cache，那么它又是做什么的呢丧荐？

事實上缆瓣，在找到 doSomethingWithIndex: 方法后，將該方法的 method_name 作為 key 虹统，method_imp 作為 value 存起來弓坞。當(dāng)下次再收到 doSomethingWithIndex: 消息時，直接去 cache 里拿到车荔，并執(zhí)行 method_imp渡冻。

消息轉(zhuǎn)發(fā)

平時開發(fā)中，我們都曾遇到過以下的錯誤提示：

1. unrecognized selector sent to instance
2. unrecognized selector sent to class

不用怕忧便， RunTime 會提供給我們?nèi)握鹊臋C會族吻。

第一次機會：

+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel
或
+ (BOOL)resolveClassMethod:(SEL)sel

在這里，我們可以新添加一個函數(shù)實現(xiàn)并返回 YES 茬腿，運行時系統(tǒng)會重新啟動一次消息發(fā)送的過程呼奢。如下：

void addNewMethod(id self, SEL _cmd, NSString *str) {
    NSLog(@"新添加的方法------%@", str);
}

+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel {   
    if (sel == @selector(doSomeThing:)) {
        class_addMethod(self, sel, (IMP)runTimeMethod, "v@:@");
        return YES;
    }
    return [super resolveInstanceMethod:sel];
}

注意：v@:@ 具體什么含義，可查閱 Type Encodings 官方文檔

如果第一次機會中的方法返回為 NO 切平，此時會進行第二次機會握础。

第二次機會：

- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector

將對應(yīng)消息轉(zhuǎn)發(fā)給其他對象，只要返回的不是 nil 與 self 悴品，發(fā)送消息的過程會被重啟禀综，此時發(fā)送的對象變?yōu)榉祷氐哪莻€對象。如下：

- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector
{
    if (sel == @selector(doSomeThing:)) {
        return [[NewClass alloc] init];
    }
}

第三次機會：

- (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector
獲得函數(shù)的參數(shù)和返回值類型

若返回為 nil 苔严，會發(fā)出
- (void)doesNotRecognizeSelector:(SEL)aSelector;
消息定枷，同時程序會掛掉

若返回函數(shù)簽名，RunTime 會創(chuàng)建 NSInvocation 對象届氢，并發(fā)送
- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation
給目標(biāo)對象欠窒，如下：

- (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector
{
    if (aSelector == @selector(customMethod)) {
        return [NSMethodSignature signatureWithObjCTypes:"v@:"];
    }else {
        return [super methodSignatureForSelector:aSelector];
    }
}

- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation
{  
    SEL another_selector = [anInvocation selector];

    if ([another_object respondsToSelector:another_selector]) {
        [anInvocation invokeWithTarget:[[NewClass alloc] init]];
    }else {
        [super forwardInvocation:anInvocation];
    }
}