前言

在上一篇iOS底層之objc_msgSend消息快速查找中，我們分析了消息的快速查找流程，如果快速查找流程查找不到碗淌，就會進入到慢速查找流程隅肥，接下來我們分析下慢速查找流程弄砍。

慢速查找流程分析之匯編部分

在快速查找流程中，如果沒有找到方法實現(xiàn)裸准，無論是走到CheckMiss還是JumpMiss梅尤，最終都會走到__objc_msgSend_uncached匯編函數(shù)
繼續(xù)在objc-msg-arm64.s文件中查找__objc_msgSend_uncached的匯編實現(xiàn)柜思，其中的核心是MethodTableLookup（即查詢方法列表），其源碼如下

END_ENTRY __objc_msgSend_uncached


STATIC_ENTRY __objc_msgLookup_uncached
UNWIND __objc_msgLookup_uncached, FrameWithNoSaves

// THIS IS NOT A CALLABLE C FUNCTION
// Out-of-band p16 is the class to search
    
MethodTableLookup
ret

END_ENTRY __objc_msgLookup_uncached

然后搜索MethodTableLookup的匯編實現(xiàn)巷燥，其中的核心是_lookUpImpOrForward赡盘，匯編源碼實現(xiàn)如下

.macro MethodTableLookup
    
    // push frame
    SignLR
    stp fp, lr, [sp, #-16]!
    mov fp, sp

    // save parameter registers: x0..x8, q0..q7
    sub sp, sp, #(10*8 + 8*16)
    stp q0, q1, [sp, #(0*16)]
    stp q2, q3, [sp, #(2*16)]
    stp q4, q5, [sp, #(4*16)]
    stp q6, q7, [sp, #(6*16)]
    stp x0, x1, [sp, #(8*16+0*8)]
    stp x2, x3, [sp, #(8*16+2*8)]
    stp x4, x5, [sp, #(8*16+4*8)]
    stp x6, x7, [sp, #(8*16+6*8)]
    str x8,     [sp, #(8*16+8*8)]

    // lookUpImpOrForward(obj, sel, cls, LOOKUP_INITIALIZE | LOOKUP_RESOLVER)
    // receiver and selector already in x0 and x1
    mov x2, x16
    mov x3, #3
    bl  _lookUpImpOrForward

    // IMP in x0
    mov x17, x0
    
    // restore registers and return
    ldp q0, q1, [sp, #(0*16)]
    ldp q2, q3, [sp, #(2*16)]
    ldp q4, q5, [sp, #(4*16)]
    ldp q6, q7, [sp, #(6*16)]
    ldp x0, x1, [sp, #(8*16+0*8)]
    ldp x2, x3, [sp, #(8*16+2*8)]
    ldp x4, x5, [sp, #(8*16+4*8)]
    ldp x6, x7, [sp, #(8*16+6*8)]
    ldr x8,     [sp, #(8*16+8*8)]

    mov sp, fp
    ldp fp, lr, [sp], #16
    AuthenticateLR

.endmacro

然后我們搜索一下這個方法，發(fā)現(xiàn)只有調(diào)用方法的地方缰揪，沒有實現(xiàn)的地方陨享，猜測這個方法是C/C++的方法，所以我們?nèi)サ舴椒ㄇ懊娴南聞澗€然后全局搜索邀跃。

注：
1霉咨、C/C++中調(diào)用 匯編 ，去查找匯編時拍屑，C/C++調(diào)用的方法前面需要多加一個下劃線
2途戒、匯編 中調(diào)用 C/C++方法時，去查找C/C++方法僵驰，需要將匯編調(diào)用的方法前面去掉一個下劃線

慢速查找流程分析之C/C++部分

通過全局搜索喷斋，最后在objc-runtime-new.mm文件中找到了源碼實現(xiàn)唁毒，這是一個c實現(xiàn)的函數(shù)

IMP lookUpImpOrForward(id inst, SEL sel, Class cls, int behavior)
{
    // 定義的消息轉(zhuǎn)發(fā)
    const IMP forward_imp = (IMP)_objc_msgForward_impcache; 
    IMP imp = nil;
    Class curClass;

    runtimeLock.assertUnlocked();

    // 快速查找，如果找到則直接返回imp
    //目的：防止多線程操作時星爪，剛好調(diào)用函數(shù)浆西，此時緩存進來了
    if (fastpath(behavior & LOOKUP_CACHE)) { 
        imp = cache_getImp(cls, sel);
        if (imp) goto done_nolock;
    }
    
    //加鎖，目的是保證讀取的線程安全
    runtimeLock.lock();
    
    //判斷是否是一個已知的類：判斷當前類是否是已經(jīng)被認可的類顽腾，即已經(jīng)加載的類
    checkIsKnownClass(cls); 
    
    //判斷類是否實現(xiàn)近零，如果沒有，需要先實現(xiàn)抄肖，此時的目的是為了確定父類鏈久信，方便后續(xù)的查找
    if (slowpath(!cls->isRealized())) { 
        cls = realizeClassMaybeSwiftAndLeaveLocked(cls, runtimeLock);
    }

    //判斷類是否初始化，如果沒有漓摩，需要先初始化
    if (slowpath((behavior & LOOKUP_INITIALIZE) && !cls->isInitialized())) { 
        cls = initializeAndLeaveLocked(cls, inst, runtimeLock);
    }

    runtimeLock.assertLocked();
    curClass = cls;

    //----查找類的緩存
    
    // unreasonableClassCountt 一個足夠大的值裙士，只要比繼承鏈類的個數(shù)大，就循環(huán)有效）
    for (unsigned attempts = unreasonableClassCount();;) { 
        //---當前類方法列表（采用二分查找算法）管毙，如果找到腿椎，則返回，將方法緩存到cache中
        Method meth = getMethodNoSuper_nolock(curClass, sel);
        if (meth) {
            imp = meth->imp;
            goto done;
        }
        //當前類 = 當前類的父類夭咬，并判斷父類是否為nil
        if (slowpath((curClass = curClass->superclass) == nil)) {
            //--未找到方法實現(xiàn)啃炸，跳出循環(huán)，進入動態(tài)方法決議流程
            imp = forward_imp;
            break;
        }

        // 防止進入死循環(huán)
        if (slowpath(--attempts == 0)) {
            _objc_fatal("Memory corruption in class list.");
        }

        // --父類緩存
        imp = cache_getImp(curClass, sel);
        if (slowpath(imp == forward_imp)) { 
            // 如果在父類中找到了forward皱埠，則停止查找肮帐，且不緩存咖驮，進入動態(tài)方法決議流程
            break;
        }
        if (fastpath(imp)) {
            //如果在父類中边器，找到了此方法，將其存儲到cache中
            goto done;
        }
    }

    //沒有找到方法實現(xiàn)托修，嘗試一次方法解析

    if (slowpath(behavior & LOOKUP_RESOLVER)) {
        //動態(tài)方法決議的控制條件忘巧，表示流程只走一次
        behavior ^= LOOKUP_RESOLVER; 
        return resolveMethod_locked(inst, sel, cls, behavior);
    }

 done:
    //存儲到緩存
    log_and_fill_cache(cls, imp, sel, inst, curClass); 
    //解鎖
    runtimeLock.unlock();
 done_nolock:
    if (slowpath((behavior & LOOKUP_NIL) && imp == forward_imp)) {
        return nil;
    }
    return imp;
}

通過對上面代碼的分析，我們可以得出慢速轉(zhuǎn)發(fā)主要分為以下幾步
step1：cache緩存中進行查找睦刃，即快速查找砚嘴，找到則直接返回imp，否則進入下一步涩拙。
我們看下cache_getImp方法的源碼實現(xiàn)

    STATIC_ENTRY _cache_getImp
    //通過isa指針得到class信息
    GetClassFromIsa_p16 p0
    //快速查找流程际长，參數(shù)為GETIMP
    CacheLookup GETIMP, _cache_getImp

LGetImpMiss:
    mov p0, #0
    ret

    END_ENTRY _cache_getImp

通過iOS底層之objc_msgSend消息快速查找我們可以分析得出

• 如果沒有找到方法實現(xiàn)，則會進入到JumpMiss $0或CheckMiss $0兴泥，因為$0=GETIMP工育，所在最終會執(zhí)行LGetImpMiss，返回nil搓彻。

step2：校驗cls

• 是否是已知類如绸，如果不是嘱朽，則報錯
• 類是否實現(xiàn)，如果沒有怔接，則需要先實現(xiàn)搪泳，然后確定其繼承鏈，此時實現(xiàn)的目的是為了確定繼承鏈扼脐、ro岸军、以及rw等，方法后續(xù)數(shù)據(jù)的讀取以及根據(jù)繼承鏈遞歸查找
• 是否初始化瓦侮，如果沒有凛膏，則初始化

step3：for循環(huán)，按照類繼承鏈 或者 元類繼承鏈的順序查找

• 當前cls的方法列表中使用二分查找算法查找方法脏榆，如果找到猖毫，則進入cache寫入流程，并返回imp须喂，如果沒有找到吁断，則返回nil
• 當前cls被賦值為父類，如果父類等于nil坞生，則imp = 消息轉(zhuǎn)發(fā)仔役，并終止遞歸，進入step4
• 父類緩存中查找方法
  • 如果未找到是己，則重復(fù)step3
  • 如果已找到又兵，則判斷是否是forward_imp，如果是則進入動態(tài)方法決議流程卒废，如果不是forward_imp沛厨，則將imp存入cache中，然后返回imp摔认。

step4：判斷是否執(zhí)行過動態(tài)方法解析

• 如果沒有逆皮，執(zhí)行動態(tài)方法解析
• 如果執(zhí)行過一次動態(tài)方法解析，則走到消息轉(zhuǎn)發(fā)流程
  
  消息慢速轉(zhuǎn)發(fā)流程圖

以上就是方法的慢速查找流程参袱，下面我們來詳細解釋下二分查找算法

二分查找算法

我們接下來看下慢速查找流程中相關(guān)的二分查找算法核心源碼

ALWAYS_INLINE static method_t *
findMethodInSortedMethodList(SEL key, const method_list_t *list)
{
    ASSERT(list);

    const method_t * const first = &list->first;
    const method_t *base = first;
    const method_t *probe;
    uintptr_t keyValue = (uintptr_t)key;
    uint32_t count;
    //base相當于low电谣，count是max，probe是middle抹蚀，這就是二分
    for (count = list->count; count != 0; count >>= 1) {
        //從首地址+下標 --> 移動到中間位置（count >> 1 左移1位即 count/2 = 4）
        probe = base + (count >> 1); 
        
        uintptr_t probeValue = (uintptr_t)probe->name;
        
        //如果查找的key的keyvalue等于中間位置（probe）的probeValue剿牺，則直接返回中間位置
        if (keyValue == probeValue) { 
            // -- while 平移 -- 查找分類重名方法
            while (probe > first && keyValue == (uintptr_t)probe[-1].name) {
                //查找分類重名方法（方法的存儲是先存儲分類方法，再存儲類方法环壤，所以會優(yōu)先執(zhí)行分類的同名方法）
                //如果是兩個分類晒来，就看誰先進行加載
                probe--;
            }
            return (method_t *)probe;
        }
        
        //如果keyValue 大于 probeValue，就往probe即中間位置的右邊查找
        if (keyValue > probeValue) { 
            base = probe + 1;
            count--;
        }
    }
    
    return nil;
}

算法原理簡述為：從第一次查找開始镐捧，每次都取中間位置潜索，與想查找的key的value值作比較臭增，如果相等，則需要查找分類同名方法竹习，然后將查詢到的位置的方法實現(xiàn)返回誊抛，如果不相等，則需要繼續(xù)二分查找整陌，如果循環(huán)至count = 0還是沒有找到拗窃，則直接返回nil∶诒瑁總結(jié)流程如下

二分查找流程圖