在上一篇OC底層原理08 - objc_msgSend流程之快速查找文章中携添，我們分析了快速查找流程，如果快速查不到，則需要進(jìn)入慢速查找流程蛇受，以下是慢速查找的分析過程

objc_msgSend 慢速查找流程分析

慢速查找-匯編部分

在快速查找流程中采够，如果緩存中沒有找到方法實(shí)現(xiàn)停团，無論是走到CheckMiss還是JumpMiss，最終都會走到__objc_msgSend_uncached匯編函數(shù)

• 在objc-msg-arm64.s文件中查找__objc_msgSend_uncached的匯編實(shí)現(xiàn)白热，其中的核心是MethodTableLookup（即查詢方法列表），其源碼如下

    STATIC_ENTRY __objc_msgSend_uncached
    UNWIND __objc_msgSend_uncached, FrameWithNoSaves

    // THIS IS NOT A CALLABLE C FUNCTION
    // Out-of-band p16 is the class to search
    
    MethodTableLookup
    TailCallFunctionPointer x17

    END_ENTRY __objc_msgSend_uncached

• 搜索MethodTableLookup的匯編實(shí)現(xiàn)粗卜，其中的核心是_lookUpImpOrForward屋确，匯編源碼實(shí)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

驗(yàn)證
通過匯編調(diào)試進(jìn)行驗(yàn)證，流程如下

• 在main中续扔，在[person instanceMethod1]方法調(diào)用處加一個斷點(diǎn)攻臀，并且開啟匯編調(diào)試 【Debug -- Debug worlflow -- 勾選Always show Disassembly】，運(yùn)行程序
  
  image.png
• 按住control + stepinto纱昧，進(jìn)入objc_msgSend的匯編
  
  image.png
• 在_objc_msgSend_uncached加一個斷點(diǎn)刨啸，繼續(xù)執(zhí)行，然后按住control + stepinto识脆，進(jìn)入?yún)R編
  
  image.png
  
  從上可以看出最后走到的就是lookUpImpOrForward

慢速查找-C/C++部分

• 根據(jù)匯編部分的提示设联，全局續(xù)搜索lookUpImpOrForward，最后在objc-runtime-new.mm文件中找到了源碼實(shí)現(xiàn)灼捂，這是一個C實(shí)現(xiàn)的函數(shù)

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

    runtimeLock.assertUnlocked();

    // 再次執(zhí)行快速查找离例，如果找到則直接返回imp
    // 目的：防止多線程操作時，剛好調(diào)用函數(shù)悉稠，該方法此時已經(jīng)緩存
    if (fastpath(behavior & LOOKUP_CACHE)) {
        imp = cache_getImp(cls, sel);
        if (imp) goto done_nolock;
    }

    // 加鎖宫蛆，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(dāng)前類是否是已經(jīng)被認(rèn)可的類，即已經(jīng)加載的類
    checkIsKnownClass(cls);

    // 判斷類是否實(shí)現(xiàn)的猛，如果沒有洒扎，需要先實(shí)現(xiàn)，此時的目的是為了確定父類鏈
    if (slowpath(!cls->isRealized())) {
        cls = realizeClassMaybeSwiftAndLeaveLocked(cls, runtimeLock);
    }
    // 判斷類是否初始化衰絮，如果沒有袍冷，需要先初始化
    if (slowpath((behavior & LOOKUP_INITIALIZE) && !cls->isInitialized())) {
        cls = initializeAndLeaveLocked(cls, inst, runtimeLock);
    }

    runtimeLock.assertLocked();
    curClass = cls;

    
    for (unsigned attempts = unreasonableClassCount();;) {
        // 在當(dāng)前類的方法列表查找（采用二分查找），如果找到猫牡，則返回胡诗，將方法緩存到 cache 中
        Method meth = getMethodNoSuper_nolock(curClass, sel);
        if (meth) {
            imp = meth->imp;
            goto done;
        }
        // 代表當(dāng)前類沒有找到，將 當(dāng)前類 設(shè)置為 當(dāng)前類的父類，并判斷父類是否為nil
        if (slowpath((curClass = curClass->superclass) == nil)) {
            // 未找到方法實(shí)現(xiàn)煌恢，方法解析器也不行骇陈，使用轉(zhuǎn)發(fā)
            imp = forward_imp;
            break;
        }

        // 如果父類鏈中存在循環(huán)，則停止
        if (slowpath(--attempts == 0)) {
            _objc_fatal("Memory corruption in class list.");
        }

        // 從父類緩存里面查找 如果未找到此時不會進(jìn)入慢速查找
        imp = cache_getImp(curClass, sel);
        if (slowpath(imp == forward_imp)) {
            // 如果在父類中找到了forward瑰抵，則停止查找你雌，且不緩存，首先調(diào)用此類的方法解析器
            break;
        }
        if (fastpath(imp)) {
            // 如果在父類中二汛，找到了此方法婿崭，將其存儲到cache中
            goto done;
        }
    }

    // 沒有找到方法實(shí)現(xiàn)，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肴颊，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;
}

image.png

主要流程如下

1. cache緩存中進(jìn)行查找氓栈，即快速查找，找到則直接返回imp婿着，反之授瘦，則進(jìn)入step2
2. 判斷cls
   2.1 判斷類是否已知，如果不是竟宋，則報(bào)錯
   2.2 判斷類是否實(shí)現(xiàn)提完，如果沒有，則需要先實(shí)現(xiàn)丘侠，確定其父類鏈氯葬，此時實(shí)例化的目的是為了確定父類鏈、ro婉陷、以及rw等帚称，方法后續(xù)數(shù)據(jù)的讀取以及查找的循環(huán)
   2.3 判斷類是否初始化，如果沒有秽澳，則初始化
3. for循環(huán)闯睹，按照類繼承鏈或者元類繼承鏈的順序查找
   3.1 當(dāng)前cls的方法列表中使用二分查找算法進(jìn)行方法查找习蓬，如果找到章咧，則進(jìn)入cache寫入流程（OC底層原理07 - objc_class 中 cache 原理分析），并返回imp亲轨，如果沒有找到妄讯，則返回nil孩锡，并繼續(xù)
   3.2 當(dāng)前cls被賦值為父類，如果父類等于nil亥贸，則imp = 消息轉(zhuǎn)發(fā)躬窜，跳出循環(huán)，執(zhí)行step4
   3.3 如果父類鏈中存在循環(huán)炕置，則報(bào)錯荣挨，終止循環(huán)
   3.4 父類緩存中查找方法
   • 如果未找到男韧，即imp = 0x0，繼續(xù)循環(huán)查找默垄，執(zhí)行step3
   • 如果找到此虑，判斷imp == forward_imp，相等執(zhí)行step4口锭，否則返回imp朦前，并執(zhí)行cache寫入流程
4. 判斷是否執(zhí)行過動態(tài)方法解析
   • 如果沒有，執(zhí)行動態(tài)方法解析
   • 如果執(zhí)行過一次動態(tài)方法解析鹃操，則走到消息轉(zhuǎn)發(fā)流程

getMethodNoSuper_nolock方法：二分查找方法列表

查找方法列表的流程如下所示

image.png

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;
    
    for (count = list->count; count != 0; count >>= 1) {
        probe = base + (count >> 1);
        
        uintptr_t probeValue = (uintptr_t)probe->name;
        
        if (keyValue == probeValue) {
            // `probe` is a match.
            // Rewind looking for the *first* occurrence of this value.
            // This is required for correct category overrides.
            while (probe > first && keyValue == (uintptr_t)probe[-1].name) {
                probe--;
            }
            return (method_t *)probe;
        }
        
        if (keyValue > probeValue) {
            base = probe + 1;
            count--;
        }
    }
    
    return nil;
}

算法原理大致為：從第一次查找開始韭寸，每次都取中間位置，與想查找的key的value值作比較

• 如果不相等组民，首先判斷所要查找keyValue和當(dāng)前值probeValue比較棒仍，如果keyValue大于probeValue悲靴，將起始位置替換為當(dāng)前位置臭胜，繼續(xù)二分查找，如果循環(huán)至count = 0還是沒有找到癞尚，則直接返回nil
• 如果相等耸三，則需要往前移一位繼續(xù)判斷是否相等（排除分類方法），如果相等 繼續(xù)前移浇揩，不相等則將當(dāng)前位置的方法實(shí)現(xiàn)返回仪壮。

cache_getImp方法：父類緩存查找

cache_getImp方法是通過匯編_cache_getImp實(shí)現(xiàn)，傳入的$0是GETIMP胳徽，流程如下所示

image.png

• 如果父類緩存中找到了方法實(shí)現(xiàn)积锅，則跳轉(zhuǎn)至CacheHit即命中，則直接返回imp
• 如果父類緩存中沒有找到方法實(shí)現(xiàn)养盗，則跳轉(zhuǎn)至CheckMiss或者JumpMiss缚陷，通過判斷$0跳轉(zhuǎn)至LGetImpMiss，直接返回nil

總結(jié)

• 對于對象方法（即實(shí)例方法）往核，即在類中查找箫爷，其慢速查找的父類鏈是：類--父類--根類--nil
• 對于類方法，即在元類中查找聂儒，其慢速查找的父類鏈是：元類--根元類--根類--nil
• 如果快速查找虎锚、慢速查找也沒有找到方法實(shí)現(xiàn)，則嘗試動態(tài)方法決議
• 如果動態(tài)方法決議仍然沒有找到衩婚，則進(jìn)行消息轉(zhuǎn)發(fā)