iOS底层探究-----消息转发

Garier
718 阅读7分钟

前言

我们在运行工程时，如果有工程里面的方法没实现，或者找不到，工程会直接报错，导致程序奔溃。这样对于开发者就十分不友好，同时也是十分影响用户体验。所以苹果系统就给与了一次拯救代码的机会，就是通过消息动态决议来找到一个背锅侠来进行承担。这样就使得程序不再奔溃，皆大欢喜。但是，如果这个背锅侠也不能将这个锅给背下的话，那又该如何动态处理这个奔溃的问题了？在苹果系统中，还有没有相关的其他方式的容错处理了？答案当然是有的，就是----消息转发。

资源准备

进入主题

根据前几篇文章，当调用某方法时，经过对缓存方法查找的分析，以及上篇的消息动态决议分析，可以知道：总体上，查找方法是通过sel去查找其对应的imp。先是快速查找，通过objc_msgSend在cache中查询，如果找不到，然后再经过慢速查找，通过lookUpImpOrForward方法，在methodlist中查找。找到之后，直接返回对应的imp。

如果找不到的话，此时返回的imp就是forward_imp。系统也不是马上就报错，而是给了一次拯救的机会，就是消息动态决议。通过消息动态决议，再重新给赋值一个新的imp。

如果也没有进行消息动态决议，那么imp就直接返回nil了。为了不让系统奔溃，那么就找和这个方法相同或者相类似的方法来执行，就能防止系统奔溃，这就叫消息转发的方式。

下面就探索下消息转发的流程。

通过instrumentObjcMessageSends获取日志

为什么说instrumentObjcMessageSends方法能获取日志了？

根据objc源码，在慢查找过程中，当在methodlist中找到方法时，会把该方法通过log_and_fill_cache插入缓存中：

IMP lookUpImpOrForward(id inst, SEL sel, Class cls, int behavior)
{
。。。。

 done:
    if (fastpath((behavior & LOOKUP_NOCACHE) == 0)) {
#if CONFIG_USE_PREOPT_CACHES
        while (cls->cache.isConstantOptimizedCache(/* strict */true)) {
            cls = cls->cache.preoptFallbackClass();
        }
#endif
        log_and_fill_cache(cls, imp, sel, inst, curClass);
    }
    
 。。。。

在log_and_fill_cache方法的实现里面，有个判断，当达到条件的时候，会方法执行的日志。其判断条件中，implementer是必然存在的，所以objcMsgLogEnabled的值，才是判断的关键。 5062F80C-A9BE-446D-9AD1-CA2B7BBCB374.png

下图是logMessageSend方法的实现，其中就有打印日志的文件路径： 705A2A3E-88F5-437B-AE8E-70F5A8B9D03E.png

接下来，就需要搞清楚objcMsgLogEnabled的赋值情况就行。从其定义上，就能知道是一个能够被外部方法的变量。

定义：extern bool objcMsgLogEnabled;

赋值情况： C8CE0C0E-4D6E-404C-B707-E3798F419259.png 根据赋值情况，是通过instrumentObjcMessageSends方法所传进来的BOOL值来进行赋值的，那么是不是就意味着，我们可以把instrumentObjcMessageSends方法写成供外部调用的方法，传进BOOl值，就可以来控制日志的打印了。

打印的日志，通过前往文件夹(commamd + shift + G),输入/tmp/msgSends-%d路径，就能获取到日志文件。

案例分析

创建LGPerson类，然后再声明sayHello实例方法，方法不实现。然后通过instrumentObjcMessageSends方法，来获取sayHello执行报错的日志。根据日志来进行下一步分析。

extern void instrumentObjcMessageSends(BOOL flag);

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {

        LGPerson *person = [LGPerson alloc];
        instrumentObjcMessageSends(YES);
        [person sayHello];
        instrumentObjcMessageSends(NO);
        NSLog(@"Hello, World!");
    }
    return 0;
}

运行工程后，直接报错 126C82B6-AB25-4440-8917-7D7CF5CE4E4F.png

去查看日志，点开文件夹，然后前往文件夹，输入上述路径即可： F7332492-D1FB-4DF2-9FC8-2AE8080A4F05.png

打开文件，查看到日志的详情， FC03B443-11D7-40E7-B4EE-4AD3CEC32CF1.png

forwardingTargetForSelector的重定向

通过日志，我们就知道，在消息动态决议一文中，resolveInstanceMethod方法是发送消息处理imp的。但是forwardingTargetForSelector方法就比较陌生，虽然不知道这个方法的用法，但是可以快捷键(command + shift + 0)，就进入到官方文档中，全局搜索forwardingTargetForSelector方法，就能获取该方法的详情了。

通过文档的描述，知道这方法是用作重定向的。比如在本类中的某个不能实现某个方法，那么就可以重定向另外一个局部的对象。

那么就可以把这个方法在LGPerson类里面实现，此时再创建一个LGStudent类，再在这个类里面声明sayHello方法，再对其进行实现。如下面源码所示，在LGPerson类里面，在forwardingTargetForSelector方法重定向到LGStudent类的方法上：

#import "LGPerson.h"
#import "LGStudent.h"

@implementation LGPerson

//快速转发
- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector {
    
    NSLog(@"%s - %@",__func__,NSStringFromSelector(aSelector));
    return [LGStudent alloc];
}

运行工程，根据打印结果可以看出，是调用的LGStudent类的sayHello方法： 96B6DBD0-E6C2-4CB3-A84C-C03DADAD717B.png

  • 也就是说，在LGPerson类里面调用sayHello方法没找到，那么就重定向到LGStudent类的sayHello方法上，让这个方法来行驶LGPerson类想要的功能。

methodSignatureForSelector使用

到了这里，就有童鞋问了，为啥不是LGPerson类自己来实现这个功能了，反而还要绕这么一圈？就是说LGStudent类罢工不干。那么就得LGPerson类自己来了。从日志上看，接下来就是methodSignatureForSelector方法的实现了。

快速转发forwardingTargetForSelector，没有转发出去，那接下来，就只能是自己的慢速转发了methodSignatureForSelector。同样的快捷键(command + shift + 0)，就进入到官方文档中，然后再全局搜索。

从官方文档上知道，这个方法是进行方法签名的，还要搭配forwardInvocation方法使用。在LGPerson类里面实现：

#import "LGPerson.h"
#import "LGStudent.h"

@implementation LGPerson

//慢速转发
- (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector {
    NSLog(@"%s - %@",__func__,NSStringFromSelector(aSelector));
    //签名操作
    if (aSelector == @selector(sayHello)) {
        return [NSMethodSignature signatureWithObjCTypes:"v@:"];
    }
    return [super methodSignatureForSelector:aSelector];
}

- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation {
    NSLog(@"%@ -- %@",anInvocation.target,NSStringFromSelector(anInvocation.selector));
}

@end

运行看结果： F5C4D9CD-2755-4F9E-A800-F2217EBE28F7.png

  • 在系统里面，所有的方法或者函数，都统称为事务。在methodSignatureForSelector中，只是把LGPerson类的sayHello方法保存在anInvocation里面，相当于处理休眠状态。当要调用时，通过forwardInvocation方法，来实现sayHello的功能。

  • 相比于forwardingTargetForSelector，methodSignatureForSelector没有实现sayHello方法，而是只保留的sayHello方法的职能。

与此同时，forwardInvocation方法还能指定事务的子处理者，可以是本身，也能是其他类，如下代码：

- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation{
    LGStudent *s = [LGStudent alloc];
    if ([self respondsToSelector:anInvocation.selector]) {//自己处理
        [anInvocation invoke];
    }else if ([s respondsToSelector:anInvocation.selector]){//指定LGStudent类处理
        [anInvocation invokeWithTarget:s];
    }else{
        NSLog(@"%s - %@",__func__,NSStringFromSelector(anInvocation.selector));
    }
}

看到这里的童鞋，可能就有疑问了，我要是知道这些个方法，以及用途，也能进行处理，如果不知道了？那该怎么办？

没办法，只能使用终极大招-----汇编

hoper反汇编CoreFoundation

那么现在，把刚刚使用的工具方法都给注释掉

#import <Foundation/Foundation.h>
#import "LGPerson.h"

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        LGPerson *person = [LGPerson alloc];
        [person sayHello];
    }
    return 0;
}

根据打印结果，使用bt汇编指令，查看堆栈的内容。 804806DC-8132-4263-B0E4-486635B1FC78.png 如上图所示，从main.m开始，想要发生doesNotRecognizeSelector(①号位置)，必然要经过③和②号位置，那么这两处位置，就是我们寻找答案的关键所在。而且都存在于CoreFoundation库里面。

因为我们的程序执行之后，就回变成可执行文件。然后我们把这个可执行文件还原回来，就是反汇编。

接下来，就用工具Hopper Disassebler v4，打开CoreFoundation的machO文件，获取里面的汇编代码，再索引forwarding，查看伪代码，得到如下图： 52B3164C-2E9B-4115-A847-5E4C0E2CEF1E.png

  • 根据伪代码就知道，当查找方法时，如果在该类执行了forwardingTargetForSelector方法，就会通过_objc_msgSend再次发送对应消息；如果没有执行就进入goto loc_64a67，走methodSignatureForSelector方法； A3C23872-1B22-434C-87D8-2111E04F6E14.png
  • 执行methodSignatureForSelector方法后，再经过不断的地址平移，到达forwardInvocation方法 3D3EF800-5705-4459-A01D-3528920E4501.png

小结

  • 慢速查找过程中，在本类中，先进行消息动态决议，如果找到imp，就处理消息；如果还是没有找到imp，就进行消息快速转发；

  • 消息快速转发forwardingTargetForSelector，如果找到imp，就处理消息；如果没有找到imp，就进行消息慢速转发；

  • 消息慢速转发methodSignatureForSelector，如果做了签名操作，就返回签名，再执行forwardInvocation方法，再处理消息；如果没有签名操作，那么就直接报错了。

消息转发机制流程图

未命名文件-7.png

avatar
文章
阅读
粉丝