日记2 运行时，方法的发送、查找和转发

路过看风景
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1. 方法：

方法缓存是在cache_t，cache读取流程，即objc_msgSend 和 cache_getImp

2. 运行时：

是什么：Runtime是一套API，由c、c++、汇编一起写成的，为OC提供了运行时.
Runtime版本Runtime有两个版本——Legacy和Modern，

Legacy(``-old、__OBJC__), Modern(-new、__OBJC2__)

Runtime调用方式：

  • Runtime API，如 sel_registerName(),class_getInstanceSize
  • NSObject API，如 isKindOf()
  • OC上层方式，如 @selector()

3. 方法的本质是通过objc_msgSend发送消息，id是消息接收者，SEL是方法编号.

注意:如果外部定义了C函数并调用如void sayHello() {}，在clang编译之后还是sayHello()而不是通过objc_msgSend去调用.因为发送消息就是找函数实现的过程，而C函数可以通过函数名——指针就可以找到.

实现上图， 这其中需要注意两点:

  • 1、直接调用objc_msgSend，需要导入头文件#import <objc/message.h>

  • 2、需要将target --> Build Setting -->搜索msg -- 将enable strict checking of obc_msgSend calls由YES 改为NO，将严厉的检查机制关掉，否则objc_msgSend的参数会报错

2. 方法调用，首先是在类中查找，如果类中没有找到，会到类的父类中查找.

二、消息查找流程

消息查找流程其实是通过上层的方法编号sel发送消息objc_msgSend找到具体实现imp的过程

objc_msgSend是用汇编写成的，至于为什么不用C而是用汇编写，是因为：

  • C语言不能通过写一个函数，保留未知的参数，跳转到任意的指针，而汇编有寄存器
  • 对于一些调用频率太高的函数或操作，使用汇编来实现能够提高效率和性能，容易被机器来识别

总结：

  • 对于对象方法（即实例方法），即在类中查找，其慢速查找的父类链是：类--父类--根类--nil

  • 对于类方法，即在元类中查找，其慢速查找的父类链是：元类--根元类--根类--nil

  • 如果快速查找、慢速查找也没有找到方法实现，则尝试动态方法决议

  • 如果动态方法决议仍然没有找到，则进行消息转发

动态方法决议

  • 判断类是否是元类
    • 如果是类，执行实例方法的动态方法决议resolveInstanceMethod
    • 如果是元类，执行类方法的动态方法决议resolveClassMethod，如果在元类中没有找到或者为空，则在元类的实例方法的动态方法决议resolveInstanceMethod中查找，主要是因为类方法在元类中是实例方法，所以还需要查找元类中实例方法的动态方法决议
  • 如果动态方法决议中，将其实现指向了其他方法，则继续查找指定的imp，即继续慢速查找lookUpImpOrForward流程


④ 优化方案

上面的这种方式是单独在每个类中重写，有没有更好的，一劳永逸的方法呢？其实通过方法慢速查找流程可以发现其查找路径有两条

  • 实例方法：类 -- 父类 -- 根类 -- nil
  • 类方法：元类 -- 根元类 -- 根类 -- nil

它们的共同点是如果前面没找到，都会来到根类即NSObject中查找，所以我们是否可以将上述的两个方法统一整合在一起呢？答案是可以的，可以通过NSObject添加分类的方式来实现统一处理，而且由于类方法的查找，在其继承链，查找的也是实例方法，所以可以将实例方法 和 类方法的统一处理放在resolveInstanceMethod方法中,如下所示

当然，上面这种写法还是会有其他的问题，比如系统方法也会被更改，针对这一点，是可以优化的，即我们可以针对自定义类中方法统一方法名的前缀，根据前缀来判断是否是自定义方法，然后统一处理自定义方法，例如可以在崩溃前pop到首页，主要是用于app线上防崩溃的处理，提升用户的体验.

那么把所有崩溃都在NSObjct分类中处理，加以前缀区分业务逻辑，岂不是美滋滋？错！

  • 统一处理起来耦合度高
  • 逻辑判断多
  • 可能在NSObjct分类动态方法决议之前已经做了处理
  • SDK封装的时候需要给一个容错空间

因此前面的 ④ 优化方案 也不是一个最完美的解决方案.那么,这也不行，那也不行，那该怎么办？放心，苹果爸爸已经给我们准备好后路了！

3. 消息转发机制

msgSends开头的日志文件，打开发现在崩溃前，执行了以下方法

  • 两次动态方法决议：resolveInstanceMethod方法

  • 两次消息快速转发：forwardingTargetForSelector方法

  • 两次消息慢速转发：methodSignatureForSelector + resolveInvocation

快速转发流程解决崩溃  -  forwardingTargetForSelector

如下代码就是通过快速转发解决崩溃——即TCJPerson实现不了的方法，转发给TCJStudent去实现（转发给已经实现该方法的对象）
也可以直接不指定消息接收者，直接调用父类的该方法，如果还是没有找到，则直接报错

慢速转发流程解决崩溃

慢速转发流程就是先methodSignatureForSelector提供一个方法签名，然后forwardInvocation通过对NSInvocation来实现消息的转发

其实也可以对forwardInvocation方法中的invocation不进行处理，也不会崩溃报错

总结：

到目前为止，objc_msgSend发送消息的流程就分析完成了，在这里简单总结下

  • 【快速查找流程】首先，在类的缓存cache中查找指定方法的实现
  • 【慢速查找流程】如果缓存中没有找到，则在类的方法列表中查找，如果还是没找到，则去父类链的缓存和方法列表中查找
  • 【动态方法决议】如果慢速查找还是没有找到时，第一次补救机会就是尝试一次动态方法决议，即重写resolveInstanceMethod/resolveClassMethod 方法
  • 【消息转发】如果动态方法决议还是没有找到，则进行消息转发，消息转发中有两次补救机会：快速转发+慢速转发
  • 如果转发之后也没有，则程序直接报错崩溃unrecognized selector sent to instance
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