Runtime 方法調(diào)用本質(zhì)

OC是一門(mén)runtime語(yǔ)言照弥，OC調(diào)用方法的實(shí)際僻爽，其實(shí)就是消息轉(zhuǎn)發(fā)顿锰，我們可以通過(guò)底層C++源碼來(lái)探索方法調(diào)用的本質(zhì)：xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc main.m

舉個(gè)例子：

OC:[person test];

C++:((void(*)(id, SEL))(void*)objc_msgSend)((id)person, sel_registerName("test"));

通過(guò)這段源碼可以看出c++底層源碼中方法調(diào)用最終都是通過(guò)objc_msgSend函數(shù)蛔糯，這種模式在OC領(lǐng)域中叫做消息機(jī)制陈瘦，表示給方法的調(diào)用者發(fā)送消息幌甘，上面中person代表消息接受者；test代表消息名稱

消息幾個(gè)過(guò)程

消息發(fā)送階段：負(fù)責(zé)從類或者父類的緩存列表或者baseMethodList方法列表中查找方法痊项；

動(dòng)態(tài)解析階段：如果消息發(fā)送階段沒(méi)有找到方法锅风，則會(huì)進(jìn)入動(dòng)態(tài)解析階段，負(fù)責(zé)動(dòng)態(tài)的添加方法實(shí)現(xiàn)

消息轉(zhuǎn)發(fā)階段：如果消息發(fā)送階段沒(méi)有找到方法鞍泉，動(dòng)態(tài)解析又沒(méi)有添加對(duì)應(yīng)的方法皱埠，則會(huì)進(jìn)行消息轉(zhuǎn)發(fā)階段，將消息轉(zhuǎn)發(fā)給可以處理消息的接受者來(lái)處理咖驮。

如果前面這幾個(gè)過(guò)程都沒(méi)有實(shí)現(xiàn)到的話边器，那么就會(huì)爆出一個(gè)經(jīng)典的錯(cuò)誤方法：unrecognzied selector sent to instance，接下來(lái)我們來(lái)細(xì)看這幾個(gè)步驟：

消息發(fā)送階段

在runtime源碼中搜索_objc_msgSend查看其源碼內(nèi)部實(shí)現(xiàn)托修，在objc-msg-arm64.s匯編文件中可以查看到_objc_msgSend函數(shù)的實(shí)現(xiàn)流程圖和源碼圖：

_objc_msgSend流程圖

_objc_msgSend函數(shù)

上述匯編源碼中會(huì)首先判斷消息接受者x0忘巧，是否為nil，如果為nil則會(huì)執(zhí)行LNilOrTagged睦刃，LNiOrTagged內(nèi)部會(huì)執(zhí)行LReturnZero(內(nèi)部直接return 0);

如果傳入的消息接受者不為nil砚嘴，這直接往下執(zhí)行，CacheLookUp眯勾，CacheLookUp內(nèi)部會(huì)對(duì)方法列表進(jìn)行查找枣宫，如果找到則執(zhí)行CacheHit，進(jìn)而調(diào)用方法吃环，否則執(zhí)行CheckMiss也颤，CheckMiss內(nèi)部調(diào)用__objc_msgSend_uncached

CacheLoopup

可以看到CacheLookup內(nèi)部方法緩存列表進(jìn)行查找，如果找到則執(zhí)行CacheHit郁轻，進(jìn)而調(diào)用方法翅娶，否則就會(huì)執(zhí)行CheckMiss，CheckMiss內(nèi)部調(diào)用__objc_msgSend_uncached.

__objc_msgSend_uncached

__objc_msgSend_uncached 內(nèi)部會(huì)執(zhí)行MethodTableLookup也就是方法列表查找

__class_lookupMethodAndLoadCache3

__class_lookupMethodAndLoadCache3 是匯編語(yǔ)言好唯，而對(duì)于方法_class_lookupMethodAndLoadCache3在匯編中會(huì)生成__class_lookupMethodAndLoadCache3竭沫，所以這個(gè)時(shí)候我們發(fā)現(xiàn)我們能在C++源碼中找到這個(gè)方法的實(shí)現(xiàn)_class_lookupMethodAndLoadCache3

部分源碼圖

具體全部源碼可以直接找源碼來(lái)看，這里不一一描述骑篙，下面我將通過(guò)一張圖來(lái)說(shuō)明一下這個(gè)流程先：

_class_lookMethodAndLoadCache3內(nèi)部流程

總結(jié)圖：

總結(jié)圖

動(dòng)態(tài)解析階段

接上面流程圖的紅色部分繼續(xù)尋找下去蜕提，該部分的源碼是：

_class_resolveMethod動(dòng)態(tài)解析入口

_class_resolveMethod動(dòng)態(tài)內(nèi)部實(shí)現(xiàn)

從內(nèi)部代碼中實(shí)現(xiàn)可以看到動(dòng)態(tài)解析方法之后，會(huì)將triedResolver = YES;那么下次就不會(huì)在進(jìn)行動(dòng)態(tài)解析階段了靶端，雖然會(huì)重新執(zhí)行retry谎势，會(huì)重新對(duì)方法查找一遍凛膏，但是之后無(wú)論我們有沒(méi)有動(dòng)態(tài)解析成功，都不會(huì)再次進(jìn)行動(dòng)態(tài)解析脏榆。

動(dòng)態(tài)解析方法的實(shí)現(xiàn)和驗(yàn)證

動(dòng)態(tài)解析對(duì)象方法時(shí)猖毫，會(huì)調(diào)用+(BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel方法。

動(dòng)態(tài)解析類方法時(shí)须喂，會(huì)調(diào)用+(BOOL)resolveClassMethod:(SEL)sel方法吁断。

Person 類動(dòng)態(tài)解析

動(dòng)態(tài)解析測(cè)試

上面的代碼中可以看出，person在調(diào)用方法test時(shí)候坞生，test其實(shí)在person.m中并沒(méi)有實(shí)現(xiàn)仔役，但是可以看到[person test]之后并沒(méi)有爆出錯(cuò)誤，反而能執(zhí)行成功恨胚，通過(guò)上面對(duì)消息發(fā)送我們知道骂因，當(dāng)本類和父類cache和class_rw_t中都找不到方法時(shí)，就會(huì)進(jìn)行動(dòng)態(tài)解析的方法赃泡，也就是說(shuō)會(huì)自動(dòng)調(diào)用類的resolveInstanceMethod:方法進(jìn)行動(dòng)態(tài)查找，因此當(dāng)我們手動(dòng)執(zhí)行resolveInstanceMethod的時(shí)候乘盼，可以按照我們的邏輯自己來(lái)實(shí)現(xiàn)升熊，從上面中可以看到我們r(jià)esolveInstanceMethod方法可以看到內(nèi)部使用到了class_addMethod,并且用other方法類替代test方法的實(shí)現(xiàn)，接下來(lái)看看class_addMethod函數(shù)具體實(shí)現(xiàn)

class_addMethod 函數(shù)

class_addMethod(__unsafe_unretainedClass cls, SEL name, IMP imp,constchar*types)

第一個(gè)參數(shù)：cls給那個(gè)類添加方法

第二個(gè)參數(shù)：SEL name添加方法的名稱

第三個(gè)參數(shù)：IMP imp方法的實(shí)現(xiàn)

第四個(gè)參數(shù)：types方法類型

另外還有一個(gè)class_getInstanceMethod方法獲取Method绸栅，這個(gè)Method其實(shí)是一個(gè)objc_method類型結(jié)構(gòu)體级野，其實(shí)也可以理解為內(nèi)部結(jié)構(gòu)同method_t結(jié)構(gòu)體相同，method_t是代表方法的結(jié)構(gòu)體粹胯，其內(nèi)部包含SEL蓖柔、type、IMP风纠，我們通過(guò)自定義method_t結(jié)構(gòu)體况鸣，將objc_method強(qiáng)轉(zhuǎn)為method_t查看方法是否能夠動(dòng)態(tài)添加成功

objc_method強(qiáng)轉(zhuǎn)為method_t

從終端打印信息可以看出，我們的猜測(cè)是對(duì)的

不依賴method_getImplementation函數(shù)和method_getTypeEncoding函數(shù)獲取方法的imp和type竹观，手動(dòng)書(shū)寫(xiě)镐捧，如下圖所示：

手動(dòng)書(shū)寫(xiě)

動(dòng)態(tài)解析類方法

類方法動(dòng)態(tài)解析

無(wú)論我們是否實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)解析的方法，系統(tǒng)內(nèi)部都會(huì)執(zhí)行retry對(duì)方法再次進(jìn)行查找臭增，那么如果我們實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)解析方法懂酱，此時(shí)就會(huì)順利查找到方法，進(jìn)而返回imp對(duì)方法進(jìn)行調(diào)用誊抛。如果我們沒(méi)有實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)解析方法列牺。就會(huì)進(jìn)行消息轉(zhuǎn)發(fā)。

動(dòng)態(tài)解析流程圖：

動(dòng)態(tài)解析方法流程圖

消息轉(zhuǎn)發(fā)階段

從源碼中可以看出拗窃，如果我們經(jīng)過(guò)消息發(fā)送階段找不到瞎领，然后到消息動(dòng)態(tài)解析泌辫，都還沒(méi)有找到消息實(shí)現(xiàn)者的話，就會(huì)信息消息轉(zhuǎn)發(fā)階段默刚，會(huì)調(diào)用_objc_msgForward_imcache函數(shù)甥郑，發(fā)現(xiàn)在C++源碼中找不到_objc_msgForward_imcache函數(shù)，但是我們可以在匯編中找到__objc_msgForward_impcache函數(shù)中找到__objc_msgForward進(jìn)而找到__objc_forward_handler

__objc_msgFoward_impcache

__objc_forward_handler

從這里可以看到這個(gè)方法僅僅只是一個(gè)錯(cuò)誤的信息輸出荤西，因?yàn)橄⑥D(zhuǎn)發(fā)機(jī)制是不開(kāi)源的澜搅，但是還是有一個(gè)消息轉(zhuǎn)發(fā)的過(guò)程，那應(yīng)該這個(gè)消息轉(zhuǎn)發(fā)有可能是返回了某種類型的對(duì)象邪锌，該對(duì)象實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的方法勉躺。通過(guò)代碼來(lái)實(shí)現(xiàn)一下：

forwardingTargetForSelector

從上述例子中可以看出，當(dāng)本類沒(méi)有實(shí)現(xiàn)方法觅丰，并且沒(méi)有動(dòng)態(tài)解析方法饵溅，就會(huì)調(diào)用forwardingTargetForSelector函數(shù)，進(jìn)行消息轉(zhuǎn)發(fā)妇萄，因此我們可以實(shí)現(xiàn)forwardingTargetForSelector函數(shù)蜕企，在其內(nèi)部將消息轉(zhuǎn)發(fā)給可以實(shí)現(xiàn)此方法的對(duì)象，如果forwardingTargetForSelector函數(shù)返回nil冠句，或者沒(méi)有實(shí)現(xiàn)的話轻掩，就會(huì)調(diào)用methodSignatureForSelector方法，用來(lái)返回一個(gè)方法簽名懦底，這個(gè)是消息機(jī)制中最后的機(jī)會(huì)了唇牧，如果methodSignatureForSelector方法返回正確的方法簽名就會(huì)調(diào)用forwardInvocation方法，forwardInvocation方法內(nèi)提供一個(gè)NSInvocation類型的參數(shù)聚唐，NSInvocation封裝了一個(gè)方法的調(diào)用丐重，包括方法的調(diào)用者，方法名杆查，以及方法的參數(shù)扮惦，因此我們可以在forwardInvocation函數(shù)內(nèi)修改方法調(diào)用對(duì)象就可以了，最后如果methodSignatureForSelector返回的為nil根灯，就會(huì)來(lái)到doseNotRecognizeSelector:方法內(nèi)部径缅，程序crash提示無(wú)法識(shí)別選擇器unrecognized selector sent to instance；

驗(yàn)證一下：將上面的代碼更改一下烙肺，

消息轉(zhuǎn)發(fā)最后機(jī)制

流程圖纳猪，接上面的消息轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制：

消息轉(zhuǎn)發(fā)階段

詳解NSInvocation

methodSignatureForSelector 方法中返回的方法簽名，在forwardInvocation中被包裝成NSInvocation對(duì)象桃笙，NSInvocation提供了獲取和修改方法名氏堤，參數(shù)，返回值等方法，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)鼠锈，在forwardInvoation函數(shù)中我們可以做絕對(duì)的修改闪檬；

舉例說(shuō)明一下，現(xiàn)在我們?yōu)樯厦娴膁riving方法添加返回值和參數(shù)购笆，并在forwardInvocation方法中修改方法的返回值及參數(shù)粗悯。

nsinvocation

從上述打印結(jié)果可以看出forwardInvocation方法中可以對(duì)方法的參數(shù)及返回值進(jìn)行修改。

類方法的消息轉(zhuǎn)發(fā)

類方法消息轉(zhuǎn)發(fā)同對(duì)象方法一樣同欠，同樣需要經(jīng)過(guò)消息發(fā)送样傍，動(dòng)態(tài)方法解析之后才會(huì)進(jìn)行消息轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制。我們知道類方法是存儲(chǔ)在元類對(duì)象中的铺遂，元類對(duì)象本來(lái)也是一種特殊的類對(duì)象衫哥。需要注意的是，類方法的消息接受者變?yōu)轭悓?duì)象襟锐。

當(dāng)類對(duì)象進(jìn)行消息轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)撤逢，對(duì)調(diào)用相應(yīng)的+號(hào)的forwardingTargetForSelector、methodSignatureForSelector粮坞、forwardInvocation方法蚊荣，需要注意的是+號(hào)方法僅僅沒(méi)有提示，而不是系統(tǒng)不會(huì)對(duì)類方法進(jìn)行消息轉(zhuǎn)發(fā)莫杈。

總結(jié)消息處理機(jī)制

OC中的方法調(diào)用其實(shí)都是轉(zhuǎn)成了objc_msgSend函數(shù)的調(diào)用妇押，給receiver（方法調(diào)用者）發(fā)送了一條消息（selector方法名）。方法調(diào)用過(guò)程中也就是objc_msgSend底層實(shí)現(xiàn)分為三個(gè)階段：消息發(fā)送姓迅、動(dòng)態(tài)方法解析、消息轉(zhuǎn)發(fā)俊马，而這三個(gè)具體的實(shí)現(xiàn)和流程上面都說(shuō)得很清楚了哈丁存，有漏或者錯(cuò)誤的地方，閱讀者可以提出留言哈