ios Runtime

簡介(http://www.cnblogs.com/ioshe/p/5489086.html

Runtime 又叫運行時津肛,是一套底層的C語言API,其為ios內(nèi)部核心之一聚假,我們平時編寫的OC代碼敲霍,底層都是基于它來實現(xiàn) 的杰标。

[receiver message]
// 底層運行時會被編譯器轉化為:
objc_msgSend(receiver, selector)
//如果還有其他參數(shù) 比如:
[receiver message]
// 底層運行時會被編譯器轉化為:
objc_msgSend(receiver, selector, arg1,arg2,...)

以上你可能看不出它的價值,但是我們需要了解的是Object-C是一門動態(tài)語言纵竖,他會將一些工作放在代碼運行時才處理而并非編譯時漠烧,也就是說,有很多類和成員變量在我們編譯的時候是不知道的靡砌,而在運行時已脓,我們所編寫的代碼會轉換成完整正確的代碼運行。

因此:編譯器是不夠的通殃,我們需要一個運行時系統(tǒng)(Runtime System)來處理編譯后的代碼度液。
Runtime 基本是用C和匯編語言編寫的,由此可見蘋果為了動態(tài)系統(tǒng)的高效而做出的努力画舌。蘋果和GNU各自維護一個開源的Runtime版本堕担,這兩個版本之間都在努力保持一致

Runtime 的使用

objc在三個層面上與Runtime系統(tǒng)進行交互:

  • 1.通過Object-C源代碼
  • 2.通過Fundation框架的NSObject類定義的方法
  • 3.通過對Runtime庫函數(shù)的直接調(diào)用

Object-C

多數(shù)情況下我們只需要編寫OC代碼即可,Runtime系統(tǒng)自動在幕后搞定一切曲聂,還記得簡介中如果我們調(diào)用方法照宝,編譯器會將OC代碼轉換成運行時代碼,在運行時確定數(shù)據(jù)結構和函數(shù)句葵。

通過Foundation框架的NSObject的行為

Cocoa程序中絕大部分類都是NSObject類的子類,所以都繼承了NSObject的行為(NSProxy類是個例外兢仰,它是個抽象超類)
一些情況下乍丈,NSObject類僅僅定義了完成某件事的模板,并沒有提供所需代碼把将。例如:-description方法轻专,該方法返回類內(nèi)容的字符串表示,該方法主要調(diào)試程序察蹲。NSObject類并不知道子類的內(nèi)容请垛,所以它只是返回類的名字和對象信息的地址,NSObject的子類可以重新實現(xiàn)
還有一些NSObject的方法可以從Runtime系統(tǒng)中獲取信息洽议,允許對象進行自我檢查宗收。
例如:

  • -class方法返回對象的類
  • -isKindOfClass:和-isMemberOfClass:方法檢查對象是否存在于指定的類的繼承體系中(是否是其子類或者父類或者當前類的成員變量)
  • -respondsToSelector:檢查對象能否響應指定的消息;
  • -conformsToProtocol:檢查對象是否實現(xiàn)了指定協(xié)議類的方法亚兄;
  • -methodForSelector:返回指定方法實現(xiàn)的地址混稽。

通過對Runtime庫函數(shù)的直接調(diào)用

Runtime系統(tǒng)是具有公共接口的動態(tài)共享庫。頭文件存放于/usr/include/objc目錄下,這意味著我們使用時只需要引入objc/Runtime.h頭文件即可匈勋。
許多函數(shù)可以讓你使用純C代碼來實現(xiàn)objc中同樣的功能礼旅。除非是歇一歇objc與其它語言的橋接或是底層的debug工作,你在寫objc代碼時一般不會用到這些C語言函數(shù)洽洁。對于公共接口都有哪些痘系,后面會講到。

一些Runtime的術語的數(shù)據(jù)結構

要想全面了解Runtime機制饿自,我們必須先了解Runtime的一些術語汰翠,他們都對應著數(shù)據(jù)結構

SEL

它是selector在Objc中的表示(Swift中是Selector類)。Selector是方法選擇器璃俗,其實作用就和名字一樣奴璃,日常生活中,我們通過人名辨別誰是誰城豁,注意Objc在相同的類中不會有命名相同的兩個方法苟穆。selector對方法名進行包裝,以便找到對應的方法實現(xiàn)唱星。他的數(shù)據(jù)結構是:

typedef struct objc_selector *SEL雳旅;

我們可以看出他是個映射到方法的C字符串, 你可以通過Objc編譯器命令@selector()或者Runtime系統(tǒng)的sel_registerName函數(shù)來獲取一個SEL類型的方法選擇器间聊。

注意:
不同類中相同名字的方法所對應的 selector 是相同的攒盈,由于變量的類型不同,所以不會導致它們調(diào)用方法實現(xiàn)混亂哎榴。

id

id 是一個參數(shù)類型型豁,他是指向某個類的實例的指針。定義如下:

typedef struct objc_object *id;
struct objc_object { Class isa;};

以上定義尚蝌,看到objc——object結構體包含一個isa指針迎变,根據(jù)ISA指針就可以找到對象所屬的類

注意:
isa 指針在代碼運行時并不總指向實例對象所屬的類型,所以不能依靠它來確定類型飘言,要想確定類型還是需要用對象的 -class 方法衣形。

Class

typedef struct objc_class *Class;

Class 其實是指向objc_class結構體的指針。objc_class的數(shù)據(jù)結構如下:

struct objc_class {
    Class isa  OBJC_ISA_AVAILABILITY;

#if !__OBJC2__
    Class super_class                                        OBJC2_UNAVAILABLE;
    const char *name                                         OBJC2_UNAVAILABLE;
    long version                                             OBJC2_UNAVAILABLE;
    long info                                                OBJC2_UNAVAILABLE;
    long instance_size                                       OBJC2_UNAVAILABLE;
    struct objc_ivar_list *ivars                             OBJC2_UNAVAILABLE;
    struct objc_method_list **methodLists                    OBJC2_UNAVAILABLE;
    struct objc_cache *cache                                 OBJC2_UNAVAILABLE;
    struct objc_protocol_list *protocols                     OBJC2_UNAVAILABLE;
#endif

} OBJC2_UNAVAILABLE;

從 objc_class 可以看到姿鸿,一個運行時類中關聯(lián)了它的父類指針谆吴、類名、成員變量苛预、方法句狼、緩存以及附屬的協(xié)議。

其中 objc_ivar_list 和 objc_method_list 分別是成員變量列表和方法列表:

// 成員變量列表
struct objc_ivar_list {
    int ivar_count                                           OBJC2_UNAVAILABLE;
#ifdef __LP64__
    int space                                                OBJC2_UNAVAILABLE;
#endif
    /* variable length structure */
    struct objc_ivar ivar_list[1]                            OBJC2_UNAVAILABLE;
}                                                            OBJC2_UNAVAILABLE;

// 方法列表
struct objc_method_list {
    struct objc_method_list *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;
}

由此可見热某,我們可以動態(tài)修改 *methodList 的值來添加成員方法鲜锚,這也是 Category 實現(xiàn)的原理突诬,同樣解釋了 Category 不能添加屬性的原因。這里可以參考下美團技術團隊的文章:深入理解 Objective-C: Category芜繁。

objc_ivar_list 結構體用來存儲成員變量的列表旺隙,而 objc_ivar 則是存儲了單個成員變量的信息;同理骏令,objc_method_list 結構體存儲著方法數(shù)組的列表蔬捷,而單個方法的信息則由 objc_method 結構體存儲。

值得注意的時榔袋,objc_class 中也有一個 isa 指針周拐,這說明 Objc 類本身也是一個對象。為了處理類和對象的關系凰兑,Runtime 庫創(chuàng)建了一種叫做 Meta Class(元類) 的東西妥粟,類對象所屬的類就叫做元類。Meta Class 表述了類對象本身所具備的元數(shù)據(jù)吏够。

我們所熟悉的類方法勾给,就源自于 Meta Class。我們可以理解為類方法就是類對象的實例方法锅知。每個類僅有一個類對象播急,而每個類對象僅有一個與之相關的元類。

當你發(fā)出一個類似 NSObject alloc 的消息時售睹,實際上桩警,這個消息被發(fā)送給了一個類對象(Class Object),這個類對象必須是一個元類的實例昌妹,而這個元類同時也是一個根元類(Root Meta Class)的實例捶枢。所有元類的 isa 指針最終都指向根元類。

所以當 [NSObject alloc] 這條消息發(fā)送給類對象的時候飞崖,運行時代碼 objc_msgSend() 會去它元類中查找能夠響應消息的方法實現(xiàn)烂叔,如果找到了,就會對這個類對象執(zhí)行方法調(diào)用蚜厉。

1330553-81f64a11ad20c764.png

上圖中實線是 super_class 指針,虛線時 isa 指針畜眨。而根元類的父類是 NSObject昼牛,isa指向了自己。而 NSObject 沒有父類康聂。

最后 objc_class 中還有一個 objc_cache 贰健,緩存,它的作用很重要恬汁,后面會提到伶椿。

Method

Method 代表類中某個方法的類型

typedef struct objc_method *Method;

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

objc_method 存儲了方法名,方法類型和方法實現(xiàn):

  • 方法名類型為 SEL
  • 方法類型 method_types 是個 char 指針,存儲方法的參數(shù)類型和返回值類型
  • method_imp 指向了方法的實現(xiàn)脊另,本質是一個函數(shù)指針

Ivar

Ivar 是表示成員變量的類型导狡。

typedef struct objc_ivar *Ivar;

struct objc_ivar {
    char *ivar_name                                          OBJC2_UNAVAILABLE;
    char *ivar_type                                          OBJC2_UNAVAILABLE;
    int ivar_offset                                          OBJC2_UNAVAILABLE;
#ifdef __LP64__
    int space                                                OBJC2_UNAVAILABLE;
#endif
}

其中 ivar_offset 是基地址偏移字節(jié)

IMP

IMP在objc.h中的定義是:

typedef id (*IMP)(id, SEL, ...);

它就是一個函數(shù)指針,這是由編譯器生成的偎痛。當你發(fā)起一個 ObjC 消息之后旱捧,最終它會執(zhí)行的那段代碼,就是由這個函數(shù)指針指定的踩麦。而 IMP 這個函數(shù)指針就指向了這個方法的實現(xiàn)枚赡。

如果得到了執(zhí)行某個實例某個方法的入口,我們就可以繞開消息傳遞階段谓谦,直接執(zhí)行方法贫橙,這在后面 Cache 中會提到。

你會發(fā)現(xiàn) IMP 指向的方法與 objc_msgSend 函數(shù)類型相同反粥,參數(shù)都包含 id 和 SEL 類型卢肃。每個方法名都對應一個 SEL 類型的方法選擇器,而每個實例對象中的 SEL 對應的方法實現(xiàn)肯定是唯一的星压,通過一組 id和 SEL 參數(shù)就能確定唯一的方法實現(xiàn)地址践剂。

而一個確定的方法也只有唯一的一組 id 和 SEL 參數(shù)。

Cache

Cache 定義如下:

typedef struct objc_cache *Cache

struct objc_cache {
   unsigned int mask /* total = mask + 1 */                 OBJC2_UNAVAILABLE;
   unsigned int occupied                                    OBJC2_UNAVAILABLE;
   Method buckets[1]                                        OBJC2_UNAVAILABLE;
};

Cache 為方法調(diào)用的性能進行優(yōu)化娜膘,每當實例對象接收到一個消息時逊脯,它不會直接在 isa 指針指向的類的方法列表中遍歷查找能夠響應的方法,因為每次都要查找效率太低了竣贪,而是優(yōu)先在 Cache 中查找军洼。

Runtime 系統(tǒng)會把被調(diào)用的方法存到 Cache 中,如果一個方法被調(diào)用演怎,那么它有可能今后還會被調(diào)用匕争,下次查找的時候就會效率更高。就像計算機組成原理中 CPU 繞過主存先訪問 Cache 一樣爷耀。

Property

typedef struct objc_property *Property;
typedef struct objc_property *objc_property_t;//這個更常用

可以通過class_copyPropertyList 和 protocol_copyPropertyList 方法獲取類和協(xié)議中的屬性:

objc_property_t *class_copyPropertyList(Class cls, unsigned int *outCount)
objc_property_t *protocol_copyPropertyList(Protocol *proto, unsigned int *outCount)

注意:
返回的是屬性列表甘桑,列表中每個元素都是一個 objc_property_t 指針

#import <Foundation/Foundation.h>

@interface Person : NSObject

/** 姓名 */
@property (strong, nonatomic) NSString *name;

/** age */
@property (assign, nonatomic) int age;

/** weight */
@property (assign, nonatomic) double weight;

@end

以上是一個 Person 類,有3個屬性歹叮。讓我們用上述方法獲取類的運行時屬性跑杭。

    unsigned int outCount = 0;

    objc_property_t *properties = class_copyPropertyList([Person class], &outCount);

    NSLog(@"%d", outCount);

    for (NSInteger i = 0; i < outCount; i++) {
        NSString *name = @(property_getName(properties[i]));
        NSString *attributes = @(property_getAttributes(properties[i]));
        NSLog(@"%@--------%@", name, attributes);
    }

打印結果如下:

2014-11-10 11:27:28.473 test[2321:451525] 3
2014-11-10 11:27:28.473 test[2321:451525] name--------T@"NSString",&,N,V_name
2014-11-10 11:27:28.473 test[2321:451525] age--------Ti,N,V_age
2014-11-10 11:27:28.474 test[2321:451525] weight--------Td,N,V_weight

property_getName 用來查找屬性的名稱,返回 c 字符串咆耿。property_getAttributes 函數(shù)挖掘屬性的真實名稱和 @encode 類型德谅,返回 c 字符串。

objc_property_t class_getProperty(Class cls, const char *name)
objc_property_t protocol_getProperty(Protocol *proto, const char *name, BOOL isRequiredProperty, BOOL isInstanceProperty)

class_getProperty 和 protocol_getProperty 通過給出屬性名在類和協(xié)議中獲得屬性的引用萨螺。

消息

一些 Runtime 術語講完了窄做,接下來就要說到消息了愧驱。體會蘋果官方文檔中的 messages aren’t bound to method implementations until Runtime。消息直到運行時才會與方法實現(xiàn)進行綁定椭盏。

這里要清楚一點组砚,objc_msgSend 方法看清來好像返回了數(shù)據(jù),其實objc_msgSend 從不返回數(shù)據(jù)庸汗,而是你的方法在運行時實現(xiàn)被調(diào)用后才會返回數(shù)據(jù)惫确。下面詳細敘述消息發(fā)送的步驟(如下圖):

1330553-87d03a7c0971c730.gif

首先檢測這個 selector 是不是要忽略。比如 Mac OS X 開發(fā)蚯舱,有了垃圾回收就不理會 retain改化,release 這些函數(shù)。
檢測這個 selector 的 target 是不是 nil枉昏,Objc 允許我們對一個 nil 對象執(zhí)行任何方法不會 Crash陈肛,因為運行時會被忽略掉。
如果上面兩步都通過了兄裂,那么就開始查找這個類的實現(xiàn) IMP句旱,先從 cache 里查找,如果找到了就運行對應的函數(shù)去執(zhí)行相應的代碼晰奖。
如果 cache 找不到就找類的方法列表中是否有對應的方法谈撒。
如果類的方法列表中找不到就到父類的方法列表中查找,一直找到 NSObject 類為止匾南。
如果還找不到啃匿,就要開始進入動態(tài)方法解析了,后面會提到蛆楞。
在消息的傳遞中溯乒,編譯器會根據(jù)情況在 objc_msgSend , objc_msgSend_stret 豹爹, objc_msgSendSuper 裆悄, objc_msgSendSuper_stret 這四個方法中選擇一個調(diào)用。如果消息是傳遞給父類臂聋,那么會調(diào)用名字帶有 Super 的函數(shù)光稼,如果消息返回值是數(shù)據(jù)結構而不是簡單值時,會調(diào)用名字帶有 stret 的函數(shù)孩等。

在消息的傳遞中艾君,編譯器會根據(jù)情況在 objc_msgSend , objc_msgSend_stret 瞎访, objc_msgSendSuper 腻贰, objc_msgSendSuper_stret 這四個方法中選擇一個調(diào)用吁恍。如果消息是傳遞給父類扒秸,那么會調(diào)用名字帶有 Super 的函數(shù)播演,如果消息返回值是數(shù)據(jù)結構而不是簡單值時,會調(diào)用名字帶有 stret 的函數(shù)伴奥。

方法中的隱藏參數(shù)

疑問:
我們經(jīng)常用到關鍵字 self 写烤,但是 self 是如何獲取當前方法的對象呢?

其實拾徙,這也是 Runtime 系統(tǒng)的作用洲炊,self 是在方法運行時被動態(tài)傳入的。

當 objc_msgSend 找到方法對應實現(xiàn)時尼啡,它將直接調(diào)用該方法實現(xiàn)暂衡,并將消息中所有參數(shù)都傳遞給方法實現(xiàn),同時崖瞭,它還將傳遞兩個隱藏參數(shù):

接受消息的對象(self 所指向的內(nèi)容狂巢,當前方法的對象指針)
方法選擇器(_cmd 指向的內(nèi)容,當前方法的 SEL 指針)

因為在源代碼方法的定義中书聚,我們并沒有發(fā)現(xiàn)這兩個參數(shù)的聲明唧领。它們時在代碼被編譯時被插入方法實現(xiàn)中的。盡管這些參數(shù)沒有被明確聲明雌续,在源代碼中我們?nèi)匀豢梢砸盟鼈儭?/p>

因為在源代碼方法的定義中斩个,我們并沒有發(fā)現(xiàn)這兩個參數(shù)的聲明。它們時在代碼被編譯時被插入方法實現(xiàn)中的驯杜。盡管這些參數(shù)沒有被明確聲明受啥,在源代碼中我們?nèi)匀豢梢砸盟鼈儭?/p>

這兩個參數(shù)中, self更實用艇肴。它是在方法實現(xiàn)中訪問消息接收者對象的實例變量的途徑腔呜。

這時我們可能會想到另一個關鍵字 super ,實際上 super 關鍵字接收到消息時再悼,編譯器會創(chuàng)建一個 objc_super 結構體:

struct objc_super { id receiver; Class class; };

這個結構體指明了消息應該被傳遞給特定的父類核畴。 receiver 仍然是 self 本身,當我們想通過 [super class] 獲取父類時冲九,編譯器其實是將指向 self 的 id 指針和 class 的 SEL 傳遞給了 objc_msgSendSuper 函數(shù)谤草。只有在 NSObject 類中才能找到 class 方法,然后 class 方法底層被轉換為 object_getClass()莺奸, 接著底層編譯器將代碼轉換為 objc_msgSend(objc_super->receiver, @selector(class))丑孩,傳入的第一個參數(shù)是指向 self 的 id 指針,與調(diào)用 [self class] 相同灭贷,所以我們得到的永遠都是 self 的類型温学。因此你會發(fā)現(xiàn):

// 這句話并不能獲取父類的類型,只能獲取當前類的類型名
NSLog(@"%@", NSStringFromClass([super class]));

獲取方法地址

NSObject 類中有一個實例方法:methodForSelector甚疟,你可以用它來獲取某個方法選擇器對應的 IMP 仗岖,舉個例子:

void (*setter)(id, SEL, BOOL);
int i;

setter = (void (*)(id, SEL, BOOL))[target
    methodForSelector:@selector(setFilled:)];
for ( i = 0 ; i < 1000 ; i++ )
    setter(targetList[i], @selector(setFilled:), YES);

當方法被當做函數(shù)調(diào)用時逃延,兩個隱藏參數(shù)也必須明確給出,上面的例子調(diào)用了1000次函數(shù)轧拄,你也可以嘗試給 target 發(fā)送1000次 setFilled: 消息會花多久揽祥。

雖然可以更高效的調(diào)用方法,但是這種做法很少用檩电,除非時需要持續(xù)大量重復調(diào)用某個方法的情況拄丰,才會選擇使用以免消息發(fā)送泛濫。

注意:
methodForSelector:方法是由 Runtime 系統(tǒng)提供的俐末,而不是 Objc 自身的特性

動態(tài)方法解析

你可以動態(tài)提供一個方法實現(xiàn)料按。如果我們使用關鍵字 @dynamic 在類的實現(xiàn)文件中修飾一個屬性,表明我們會為這個屬性動態(tài)提供存取方法卓箫,編譯器不會再默認為我們生成這個屬性的 setter 和 getter 方法了站绪,需要我們自己提供。

@dynamic propertyName;

這時丽柿,我們可以通過分別重載 resolveInstanceMethod: 和 resolveClassMethod: 方法添加實例方法實現(xiàn)和類方法實現(xiàn)恢准。

當 Runtime 系統(tǒng)在 Cache 和類的方法列表(包括父類)中找不到要執(zhí)行的方法時,Runtime 會調(diào)用 resolveInstanceMethod: 或 resolveClassMethod: 來給我們一次動態(tài)添加方法實現(xiàn)的機會甫题。我們需要用 class_addMethod 函數(shù)完成向特定類添加特定方法實現(xiàn)的操作:

void dynamicMethodIMP(id self, SEL _cmd) {
    // implementation ....
}
@implementation MyClass
+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)aSEL
{
    if (aSEL == @selector(resolveThisMethodDynamically)) {
          class_addMethod([self class], aSEL, (IMP) dynamicMethodIMP, "v@:");
          return YES;
    }
    return [super resolveInstanceMethod:aSEL];
}
@end

上面的例子為 resolveThisMethodDynamically 方法添加了實現(xiàn)內(nèi)容馁筐,就是 dynamicMethodIMP 方法中的代碼。其中 "v@:" 表示返回值和參數(shù)坠非,這個符號表示的含義見:Type Encoding

注意:
動態(tài)方法解析會在消息轉發(fā)機制侵入前執(zhí)行敏沉,動態(tài)方法解析器將會首先給予提供該方法選擇器對應的 IMP 的機會。如果你想讓該方法選擇器被傳送到轉發(fā)機制炎码,就讓 resolveInstanceMethod: 方法返回 NO盟迟。

消息轉發(fā)

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重定向

消息轉發(fā)機制執(zhí)行前,Runtime 系統(tǒng)允許我們替換消息的接收者為其他對象潦闲。通過 - (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector 方法攒菠。

- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector
{
    if(aSelector == @selector(mysteriousMethod:)){
        return alternateObject;
    }
    return [super forwardingTargetForSelector:aSelector];
}

如果此方法返回 nil 或者 self,則會計入消息轉發(fā)機制(forwardInvocation:)歉闰,否則將向返回的對象重新發(fā)送消息辖众。

轉發(fā)

當動態(tài)方法解析不做處理返回 NO 時,則會觸發(fā)消息轉發(fā)機制和敬。這時 forwardInvocation: 方法會被執(zhí)行凹炸,我們可以重寫這個方法來自定義我們的轉發(fā)邏輯:

- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation
{
    if ([someOtherObject respondsToSelector:
            [anInvocation selector]])
        [anInvocation invokeWithTarget:someOtherObject];
    else
        [super forwardInvocation:anInvocation];
}

唯一參數(shù)是個 NSInvocation 類型的對象,該對象封裝了原始的消息和消息的參數(shù)昼弟。我們可以實現(xiàn) forwardInvocation: 方法來對不能處理的消息做一些處理啤它。也可以將消息轉發(fā)給其他對象處理,而不拋出錯誤。

注意:參數(shù) anInvocation 是從哪來的变骡?
在 forwardInvocation: 消息發(fā)送前救欧,Runtime 系統(tǒng)會向對象發(fā)送methodSignatureForSelector: 消息,并取到返回的方法簽名用于生成 NSInvocation 對象锣光。所以重寫 forwardInvocation: 的同時也要重寫 methodSignatureForSelector: 方法,否則會拋異常铝耻。

當一個對象由于沒有相應的方法實現(xiàn)而無法相應某消息時誊爹,運行時系統(tǒng)將通過 forwardInvocation: 消息通知該對象。每個對象都繼承了 forwardInvocation: 方法瓢捉。但是频丘, NSObject 中的方法實現(xiàn)只是簡單的調(diào)用了 doesNotRecognizeSelector:。通過實現(xiàn)自己的 forwardInvocation: 方法泡态,我們可以將消息轉發(fā)給其他對象搂漠。

forwardInvocation: 方法就是一個不能識別消息的分發(fā)中心,將這些不能識別的消息轉發(fā)給不同的接收對象某弦,或者轉發(fā)給同一個對象桐汤,再或者將消息翻譯成另外的消息,亦或者簡單的“吃掉”某些消息靶壮,因此沒有響應也不會報錯怔毛。這一切都取決于方法的具體實現(xiàn)。

注意:
forwardInvocation:方法只有在消息接收對象中無法正常響應消息時才會被調(diào)用腾降。所以拣度,如果我們向往一個對象將一個消息轉發(fā)給其他對象時,要確保這個對象不能有該消息的所對應的方法螃壤。否則抗果,forwardInvocation:將不可能被調(diào)用。

轉發(fā)和多繼承

轉發(fā)和繼承相似奸晴,可用于為 Objc 編程添加一些多繼承的效果冤馏。就像下圖那樣,一個對象把消息轉發(fā)出去寄啼,就好像它把另一個對象中的方法接過來或者“繼承”過來一樣宿接。

1330553-c7ef6392ecc9ee9d.gif

這使得在不同繼承體系分支下的兩個類可以實現(xiàn)“繼承”對方的方法,在上圖中 Warrior 和 Diplomat 沒有繼承關系辕录,但是 Warrior 將 negotiate 消息轉發(fā)給了 Diplomat 后睦霎,就好似 Diplomat 是 Warrior 的超類一樣。

消息轉發(fā)彌補了 Objc 不支持多繼承的性質走诞,也避免了因為多繼承導致單個類變得臃腫復雜副女。

轉發(fā)與繼承

雖然轉發(fā)可以實現(xiàn)繼承的功能,但是 NSObject 還是必須表面上很嚴謹蚣旱,像 respondsToSelector: 和 isKindOfClass: 這類方法只會考慮繼承體系碑幅,不會考慮轉發(fā)鏈戴陡。

如果上圖中的 Warrior 對象被問到是否能響應 negotiate消息:

if ( [aWarrior respondsToSelector:@selector(negotiate)] )
...
回答當然是 NO, 盡管它能接受 negotiate 消息而不報錯沟涨,因為它靠轉發(fā)消息給 Diplomat 類響應消息恤批。

如果你就是想要讓別人以為 Warrior 繼承到了 Diplomat 的 negotiate 方法,你得重新實現(xiàn) respondsToSelector: 和 isKindOfClass: 來加入你的轉發(fā)算法:

- (BOOL)respondsToSelector:(SEL)aSelector
{
    if ( [super respondsToSelector:aSelector] )
        return YES;
    else {
        /* Here, test whether the aSelector message can     *
         * be forwarded to another object and whether that  *
         * object can respond to it. Return YES if it can.  */
    }
    return NO;
}

除了 respondsToSelector: 和 isKindOfClass: 之外裹赴,instancesRespondToSelector: 中也應該寫一份轉發(fā)算法喜庞。如果使用了協(xié)議,conformsToProtocol: 同樣也要加入到這一行列中棋返。

如果一個對象想要轉發(fā)它接受的任何遠程消息延都,它得給出一個方法標簽來返回準確的方法描述 methodSignatureForSelector:,這個方法會最終響應被轉發(fā)的消息睛竣。從而生成一個確定的 NSInvocation 對象描述消息和消息參數(shù)晰房。這個方法最終響應被轉發(fā)的消息。它需要像下面這樣實現(xiàn):

- (NSMethodSignature*)methodSignatureForSelector:(SEL)selector
{
    NSMethodSignature* signature = [super methodSignatureForSelector:selector];
    if (!signature) {
       signature = [surrogate methodSignatureForSelector:selector];
    }
    return signature;
}

健壯的實例變量(Non Fragile ivars)

在 Runtime 的現(xiàn)行版本中射沟,最大的特點就是健壯的實例變量了殊者。當一個類被編譯時,實例變量的內(nèi)存布局就形成了,它表明訪問類的實例變量的位置。實例變量一次根據(jù)自己所占空間而產(chǎn)生位移:

1330553-bcbc243a281ef8d9.png

上圖左是 NSObject 類的實例變量布局伸辟。右邊是我們寫的類的布局。這樣子有一個很大的缺陷距误,就是缺乏拓展性。哪天蘋果更新了 NSObject 類的話扁位,就會出現(xiàn)問題:

我們自定義的類的區(qū)域和父類的區(qū)域重疊了准潭。只有蘋果將父類改為以前的布局才能拯救我們,但這樣導致它們不能再拓展它們的框架了域仇,因為成員變量布局被固定住了刑然。在脆弱的實例變量(Fragile ivar)環(huán)境下,需要我們重新編譯繼承自 Apple 的類來恢復兼容暇务。如果是健壯的實例變量的話泼掠,如下圖:

1330553-33263710847f6d86.png

在健壯的實例變量下,編譯器生成的實例變量布局跟以前一樣垦细,但是當 Runtime 系統(tǒng)檢測到與父類有部分重疊時它會調(diào)整你新添加的實例變量的位移择镇,那樣你再子類中新添加的成員變量就被保護起來了。

注意:
在健壯的實例變量下括改,不要使用 siof(SomeClass)腻豌,而是用 class_getInstanceSize([SomeClass class]) 代替;也不要使用 offsetof(SomeClass, SomeIvar),而要使用 ivar_getOffset(class_getInstanceVariable([SomeClass class], "SomeIvar")) 來代替吝梅。

總結

我們讓自己的類繼承自 NSObject 不僅僅是因為基類有很多復雜的內(nèi)存分配問題虱疏,更是因為這使得我們可以享受到 Runtime 系統(tǒng)帶來的便利。

雖然平時我們很少會考慮一句簡單的調(diào)用方法苏携,發(fā)送消息底層所做的復雜的操作做瞪,但深入理解 Runtime 系統(tǒng)的細節(jié)使得我們可以利用消息機制寫出功能更強大的代碼。

個人覺得其實平常簡單開發(fā)用不到Runtime,即使使用到Runtime可能也是簡單的使用右冻!

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