本文章將記錄Objective-C中消息傳遞和轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制济蝉、Method Swizzling的相關(guān)資料，如有錯(cuò)誤歡迎指出~
Objective-C 本質(zhì)上是一種基于 C 語(yǔ)言的領(lǐng)域特定語(yǔ)言澜术。C 語(yǔ)言是一門靜態(tài)語(yǔ)言，其在編譯時(shí)決定調(diào)用哪個(gè)函數(shù)猬腰。而 Objective-C 則是一門動(dòng)態(tài)語(yǔ)言瘪板，其在編譯時(shí)不能決定最終執(zhí)行時(shí)調(diào)用哪個(gè)函數(shù)（Objective-C 中函數(shù)調(diào)用稱為消息傳遞）。Objective-C 的這種動(dòng)態(tài)綁定機(jī)制正是通過(guò) runtime 這樣一個(gè)中間層實(shí)現(xiàn)的漆诽。
消息傳遞（方法調(diào)用）
在 Objective-C 中，消息直到運(yùn)行時(shí)才綁定到方法實(shí)現(xiàn)上锣枝。編譯器會(huì)將消息表達(dá)式轉(zhuǎn)化為一個(gè)消息函數(shù)的調(diào)用厢拭。
OC中的消息表達(dá)式如下（方法調(diào)用）
id returnValue = [someObject messageName:parameter];
編譯器看到這條消息會(huì)轉(zhuǎn)換成一條標(biāo)準(zhǔn)的 C 語(yǔ)言函數(shù)調(diào)用
id returnValue = objc_msgSend(someObject, @selector(messageName:), parameter);
我們可以看到轉(zhuǎn)換中，使用到了objc_msgSend 函數(shù)撇叁，這個(gè)函數(shù)將消息接收者和方法名作為主要參數(shù)供鸠，如下所示：
objc_msgSend(receiver, selector) // 不帶參數(shù)
objc_msgSend(receiver, selector, arg1, arg2,...) // 帶參數(shù)
objc_msgSend 通過(guò)以下幾個(gè)步驟實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)綁定機(jī)制。
- 首先陨闹，獲取
selector指向的方法實(shí)現(xiàn)楞捂。由于相同的方法可能在不同的類中有著不同的實(shí)現(xiàn)，因此根據(jù)receiver所屬的類進(jìn)行判斷趋厉。 - 其次寨闹，傳遞
receiver對(duì)象、方法指定的參數(shù)來(lái)調(diào)用方法實(shí)現(xiàn)君账。 - 最后繁堡，返回方法實(shí)現(xiàn)的返回值。
消息傳遞的關(guān)鍵在于【iOS面試糧食】Runtime—實(shí)例對(duì)象乡数、類對(duì)象椭蹄、元類對(duì)象記錄過(guò)的 objc_class 結(jié)構(gòu)體，其有兩個(gè)關(guān)鍵的字段：
-
isa：指向父類的指針 -
methodLists: 類的方法分發(fā)表（dispatch table）
當(dāng)創(chuàng)建一個(gè)新對(duì)象時(shí)净赴，先為其分配內(nèi)存绳矩，并初始化其成員變量。其中 isa 指針也會(huì)被初始化玖翅，讓對(duì)象可以訪問(wèn)類及類的繼承鏈翼馆。
下圖所示為消息傳遞過(guò)程的示意圖。
- 當(dāng)消息傳遞給一個(gè)對(duì)象時(shí)烧栋，首先從運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)緩存
objc_cache中進(jìn)行查找写妥。如果找到，則執(zhí)行审姓。否則珍特，繼續(xù)執(zhí)行下面步驟。 -
objc_msgSend通過(guò)對(duì)象的isa指針獲取到類的結(jié)構(gòu)體魔吐，然后在方法分發(fā)表methodLists中查找方法的selector扎筒。如果未找到莱找，將沿著類的isa找到其父類，并在父類的分發(fā)表methodLists中繼續(xù)查找嗜桌。 - 以此類推奥溺，一直沿著類的繼承鏈追溯至
NSObject類。一旦找到selector骨宠，傳入相應(yīng)的參數(shù)來(lái)執(zhí)行方法的具體實(shí)現(xiàn)浮定，并將該方法加入緩存objc_cache。如果最后仍然沒(méi)有找到selector层亿，則會(huì)進(jìn)入消息轉(zhuǎn)發(fā)流程
消息轉(zhuǎn)發(fā)
當(dāng)一個(gè)對(duì)象能接收一個(gè)消息時(shí)桦卒，會(huì)走正常的消息傳遞流程。當(dāng)一個(gè)對(duì)象無(wú)法接收某一消息時(shí)匿又，會(huì)發(fā)生什么呢方灾？
- 默認(rèn)情況下，如果以
[object message]的形式調(diào)用方法碌更，如果object無(wú)法響應(yīng)message消息時(shí)裕偿，編譯器會(huì)報(bào)錯(cuò)。 - 如果是以
performSeletor:的形式調(diào)用方法痛单，則需要等到運(yùn)行時(shí)才能確定object是否能接收message消息嘿棘。如果不能，則程序崩潰桦他。
對(duì)于后者蔫巩，當(dāng)不確定一個(gè)對(duì)象是否能接收某個(gè)消息時(shí)，可以調(diào)用 respondsToSelector: 來(lái)進(jìn)行判斷快压。
if ([self respondsToSelector:@selector(method)]) {
[self performSelector:@selector(method)];
}
事實(shí)上圆仔，當(dāng)一個(gè)對(duì)象無(wú)法接收某一消息時(shí)，就會(huì)啟動(dòng)所謂“消息轉(zhuǎn)發(fā)（message forwarding）”機(jī)制蔫劣。通過(guò)消息轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制坪郭，我們可以告訴對(duì)象如何處理未知的消息。
消息轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制大致可分為三個(gè)步驟：
- 動(dòng)態(tài)方法解析（Dynamic Method Resolution）
- 備用接收者
- 完整消息轉(zhuǎn)發(fā)
下圖所示為消息轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)程的示意圖脉幢。
動(dòng)態(tài)方法解析
這是整個(gè)消息轉(zhuǎn)發(fā)流程的第一個(gè)階段歪沃，如果在收到無(wú)法響應(yīng)的消息后，會(huì)調(diào)用所屬類的方法:
//實(shí)例對(duì)象
+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)selector
//類對(duì)象
+ (BOOL)resolveClassMethod:(SEL)selector
其中參數(shù)selector為未處理的方法嫌松。
返回值@return表示能否新增一個(gè)方法來(lái)處理沪曙，一般使用@dynamic屬性來(lái)實(shí)現(xiàn)：
/************** 使用 resolveInstanceMethod 實(shí)現(xiàn) @dynamic 屬性 **************/
id autoDictionaryGetter(id self, SEL _cmd);
void autoDictionarySetter(id self, SEL _cmd, id value);
+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)selector
{
NSString *selectorString = NSStringFromSelector(selector);
if (/* selector is from a @dynamic property */)
{
if ([selectorString hasPrefix:@"set"])
{
// 添加 setter 方法
class_addMethod(self, selector, (IMP)autoDictionarySetter, "v@:@");
}
else
{
// 添加 getter 方法
class_addMethod(self, selector, (IMP)autoDictionaryGetter, "@@:");
}
return YES;
}
return [super resolveInstanceMethod:selector];
}
備援接受者
這是整個(gè)消息轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制的第二站，看名字就可以看出來(lái)萎羔，這是在尋找一個(gè)備用援救的接受者液走，到了這一階段，系統(tǒng)會(huì)調(diào)用這個(gè)方法：
- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector;
傳入?yún)?shù)aSelector同樣為無(wú)法處理的方法。
返回值為當(dāng)前找到的備援接受者缘眶，如果沒(méi)有則返回nil嘱根，進(jìn)入下一階段。
完整的消息轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制
如果前兩個(gè)階段都沒(méi)有辦法處理消息巷懈，就會(huì)啟動(dòng)完整的消息轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制该抒。
首先會(huì)創(chuàng)建NSInvocation對(duì)象，把尚未處理的那條消息的全部信息細(xì)節(jié)裝在里邊顶燕，在觸發(fā)NSInvocation對(duì)象時(shí)凑保，系統(tǒng)派發(fā)系統(tǒng)（message-dispatch system）將會(huì)把消息指派給目標(biāo)對(duì)象。這時(shí)會(huì)調(diào)用該方法：
- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation;
傳入的參數(shù)anInvocation就包含了消息的所有內(nèi)容涌攻。
如果此時(shí)還是沒(méi)辦法處理消息愉适，就會(huì)沿著繼承的順序一步一步向父類調(diào)用相同的方法，直到最后的NSObject類中癣漆，這時(shí)候如果還沒(méi)有辦法處理消息，就會(huì)調(diào)用doesNotRecognizeSelector:拋出異常剂买。
到此為止惠爽，消息轉(zhuǎn)發(fā)的整個(gè)流程就都結(jié)束了。
Method Swizzling
談到黑科技瞬哼，就不得不提一下Objective-C 中的 Method Swizzling 技術(shù)婚肆，它可以允許我們動(dòng)態(tài)地替換方法的實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn) Hook 功能坐慰，是一種比子類化更加靈活的“重寫”方法的方式较性。就是說(shuō)在開(kāi)發(fā)中，我們可能會(huì)遇到系統(tǒng)提供的 API 不能滿足實(shí)際需求结胀，我們希望能夠修改它以達(dá)到期望的效果赞咙。
Method Swizzling 原理
Method Swizzling 的實(shí)現(xiàn)充分利用了動(dòng)態(tài)綁定機(jī)制。
在 Objective-C 中調(diào)用方法糟港，其實(shí)是向一個(gè)對(duì)象發(fā)送消息攀操，而查找消息的唯一依據(jù)是方法名 selector。每個(gè)類都有一個(gè)方法列表 objc_method_list秸抚，存放著其所有的方法 objc_method速和。
typedef struct objc_method *Method
struct objc_method{
SEL method_name OBJC2_UNAVAILABLE; // 方法名
char *method_types OBJC2_UNAVAILABLE;
IMP method_imp OBJC2_UNAVAILABLE; // 方法實(shí)現(xiàn)
}
每個(gè)方法 objc_method 保存了方法名（SEL）和方法實(shí)現(xiàn)（IMP）的映射關(guān)系。Method Swizzling 其實(shí)就是重置了 SEL 和 IMP 的映射關(guān)系剥汤。如下圖所示：
具體的應(yīng)用場(chǎng)景可以參考 iOS 開(kāi)發(fā)：『Runtime』詳解（二）Method Swizzling
參考
iOS開(kāi)發(fā)-runtime-消息傳遞和轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制
Objective-C Runtime 消息傳遞與轉(zhuǎn)發(fā)
