iOS底层探索之Runtime(四): 动态方法解析

ZJPRENO
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1. 回顾

iOS底层探索之Runtime(一):运行时&方法的本质

iOS底层探索之Runtime(二): objc_msgSend&汇编快速查找分析

iOS底层探索之Runtime(三): lookUpImpOrForward慢速查找分析

在上一篇博文中，介绍了Runtime的慢速查找流程lookUpImpOrForward，本章内容主要分析动态方法解析流程。

在缓存中、自己的class_rw_t中、父类的cache中、父类的class_rw_t中都没有找到imp，就会进入objc_msgSend的第二个阶段动态方法解析。

2. 动态方法解析

2.1 resolveMethod_locked

从源码中可以发现，在lookUpImpOrForward里面循环遍历没有找到imp之后就会进入下面这个判断，注释也写的很明显了。

// No implementation found. Try method resolver once.
//behavior = 3 , LOOKUP_RESOLVER = 2
// 3 & 2 = 2,就是找两个的相同值
//0011
//0010
//0010 -> 2 
    if (slowpath(behavior & LOOKUP_RESOLVER)) {
        behavior ^= LOOKUP_RESOLVER;//异或：相同为0，不同为1
        // 3 ^= 2 -> 1 ,behavior=1,下次再进来就是behavior & LOOKUP_RESOLVER -> 相当于1 & 2=0，为0这个方法也就只执行一次，相当于单例的作用
        return resolveMethod_locked(inst, sel, cls, behavior);
    }
  • resolveMethod_locked
static NEVER_INLINE IMP
resolveMethod_locked(id inst, SEL sel, Class cls, int behavior)
{
    runtimeLock.assertLocked();
    ASSERT(cls->isRealized());

    runtimeLock.unlock();

    if (! cls->isMetaClass()) {
        // try [cls resolveInstanceMethod:sel]
        resolveInstanceMethod(inst, sel, cls);
    } 
    else {
        // try [nonMetaClass resolveClassMethod:sel]
        // and [cls resolveInstanceMethod:sel]
        resolveClassMethod(inst, sel, cls);
        if (!lookUpImpOrNilTryCache(inst, sel, cls)) {
            resolveInstanceMethod(inst, sel, cls);
        }
    }

    // chances are that calling the resolver have populated the cache
    // so attempt using it
    return lookUpImpOrForwardTryCache(inst, sel, cls, behavior);
}

从resolveMethod_locked方法里面可以看出，主要是判断是不是元类，非元类和元类两种情况，分情况进行处理。

  • 非元类：调用resolveInstanceMethod:
  • 元类：调用resolveClassMethod:

在正式开始分析之前，我们先看看下面这个例子 在JPStudent的父类JPPerson类里面，声明了一个方法jp_sayHello，但是没有实现，那么JPStudent子类调用了父类的方法，会出现什么情况呢？

JPPerson *jp = [[JPPerson alloc]init];
		 [jp jp_sayHello]

很显然程序是会奔溃的，奔溃信息如下：

[9441:373947] -[JPStudent jp_sayHello]: unrecognized selector sent to instance 0x100709660
[9441:373947] *** Terminating app due to uncaught exception 'NSInvalidArgumentException', reason: '-[JPStudent jp_sayHello]: unrecognized selector sent to instance 0x100709660'

那么为什么会报这个unrecognized selector sent to instance经典的错误呢?我们从源码来分析 在lookUpImpOrForward方法里面，如果所有的父类里面没有找到imp,就会给imp赋值forward_imp，break跳出，最后返回imp


 const IMP forward_imp = (IMP)_objc_msgForward_impcache;
  IMP imp = nil;
  
 .....代码省略......
 
if (slowpath((curClass = curClass->getSuperclass()) == nil)) {
                // No implementation found, and method resolver didn't help.
                // Use forwarding.
                imp = forward_imp;
                break;
            }
            
 .....代码省略......
 
    return imp;

2.2 _objc_msgForward_impcache

  • _objc_msgForward_impcache

那么赋值的这个imp,也就是_objc_msgForward_impcache，到底是个什么imp呢？ 在源码里面全局搜索objc_msgForward_impcache

objc_msgForward_impcache

发现objc_msgForward_impcache只有一行代码，然后再继续搜索__objc_msgForward

__objc_msgForward

__objc_msgForward里面又调用了TailCallFunctionPointer，然后再搜索TailCallFunctionPointer

.macro TailCallFunctionPointer
	// $0 = function pointer value
	braaz	$0
.endmacro

意思是要跳转$0，那么得先看x17，x17就是__objc_forward_handler

__objc_forward_handler

那么再全局搜索__objc_forward_handler，发现没有找到，那么再去掉下划线搜索

__objc_forward_handler

我的天哪！原来报错信息是在这里打印的啊！这一波操作666啊！

666

 _objc_fatal("%c[%s %s]: unrecognized selector sent to instance %p "
                "(no message forward handler is installed)", 
                class_isMetaClass(object_getClass(self)) ? '+' : '-', 
                object_getClassName(self), sel_getName(sel), self);

2.3 知识点补充

OC底层是不分实例方法(-)和对象方法(+)的，底层会自动给你加上-号和+号，然后按格式打印报错信息。还记得isa走位图吗？iOS底层探索之类的结构(上)：ISA isa走位 从图中，可以知道，根元类的superClass指向了根类，我相信大家都有疑问？

  • 类方法，存在元类里面，实例方法存在类里面。
  • 当调用类方法，会沿着继承链，往上找，一直找到元类都没有找到类方法，就回会去根类里面找，根类里面发现有个同名的实例方法，就会直接调用。
  • 如果根类里面没有同名的实例方法就会报错unrecognized selector sent to instance

这就解释了OC其实是不分+方法和-方法的，对于底层来说，都是消息发送，sel都一样。所以会有根元类的superClass指向了根类这么一个指针的指向。

那么如果方法没有实现，就只能程序崩溃，报错了吗？有没有什么补救措施，好让我拯救地球呢！

有的靓仔，苹果工程师会满足你的！请继续往下看！ 我要拯救地球了，😁

2.4 resolveInstanceMethod

在JPPerson类的.m文件下，实现resolveInstanceMethod方法

resolveInstanceMethod

程序运行起来报错了，但是我们发现，在报错奔溃之前 走了resolveInstanceMethod方法，那么也就是说，我们可以提前处理，不让程序奔溃。


@implementation JPPerson

- (void)jp_sayNB {
	NSLog(@"%@,%s",self,__func__);
}

+(BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel {
	// 方法匹配
	NSString *methodName = NSStringFromSelector(sel);

	if ([methodName isEqualToString:@"jp_sayHello"]) {

		IMP sayNBImp = class_getMethodImplementation(self, @selector(jp_sayNB));
		Method method = class_getClassMethod(self, @selector(jp_sayNB));
		const char *type = method_getTypeEncoding(method);
		return class_addMethod(self, sel, sayNBImp, type);//添加方法
	}
	return [super resolveInstanceMethod:sel];
}

程序跑起来，看看结果如何

添加方法

程序并没有奔溃，而是走了我们添加的方法里面去，这就是对象方法的动态解析。

2.5 resolveClassMethod

那么我们再来看看，类方法的动态解析。

resolveClassMethod

从图中可以看出，在调用了resolveClassMethod方法，也调用了resolveInstanceMethod方法，这是怎么回事呢？

resolveClassMethod

iOS底层探索之Runtime(四): 动态方法解析从底层代码来看，处理流程差不多，那么我们现在去实现类方法的动态解析。

Method class_getClassMethod(Class cls, SEL sel)
{
    if (!cls  ||  !sel) return nil;

    return class_getInstanceMethod(cls->getMeta(), sel);
}

class_getClassMethod方法，是获取元类的实例方法。在类里面实现resolveClassMethod，相当于元类里面以对象方式存在

JPPerson类调用没有实现方法[JPPerson jp_sayHappy]，在JPPerson中实现resolveClassMethod方法解析动态解析

+ (void)jp_say666 {
	NSLog(@"%@,%s",self,__func__);
}

// 相当于 元类中的对象方法
+(BOOL)resolveClassMethod:(SEL)sel {
	//获取元类的对象方法
	NSString *methodName = NSStringFromSelector(sel);

	if ([methodName isEqualToString:@"jp_sayHappy"]) {

		IMP sayNBImp = class_getMethodImplementation(objc_getMetaClass("JPPerson"), @selector(jp_say666));
		Method method = class_getClassMethod(objc_getMetaClass("JPPerson"), @selector(jp_say666));
		const char *type = method_getTypeEncoding(method);
		return class_addMethod(objc_getMetaClass("JPPerson"), sel, sayNBImp, type);//添加方法
	}
	return [super resolveClassMethod:sel];
}

resolveClassMethod运行结果

动态方法解析，么得问题，jp_sayHappy方法并没有实现，但是在动态方法解析的时候，可以添加jp_say666方法来防止崩溃。上面提到了，resolveInstanceMethod方法还走了一次，这是因为类方法，存在元类里面，但是同时也可以以对象方法的形式存在，就有两条路径，上面isa的走位图，也验证了这个说法，其实也可以解释底层是不分+/-方法的。

但是又暴露出了一个问题，就是每个类都得写一次resolveInstanceMethod和resolveClassMethod，那要是有多个类呢？都写一遍就太麻烦了。那么给NSObject写一个分类NSObject+JPResolver就可以很好的解决这种问题。

+(BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel {
		// 方法匹配
	NSString *methodName = NSStringFromSelector(sel);

	if ([methodName isEqualToString:@"jp_sayHello"]) {

		IMP sayNBImp = class_getMethodImplementation(self, @selector(jp_sayNB));
		Method method = class_getClassMethod(self, @selector(jp_sayNB));
		const char *type = method_getTypeEncoding(method);
		return class_addMethod(self, sel, sayNBImp, type);//添加方法
		
	}else if ([methodName isEqualToString:@"jp_sayHappy"]) {

		IMP sayNBImp = class_getMethodImplementation(objc_getMetaClass("JPPerson"), @selector(jp_say666));
		Method method = class_getClassMethod(objc_getMetaClass("JPPerson"), @selector(jp_say666));
		const char *type = method_getTypeEncoding(method);
		return class_addMethod(objc_getMetaClass("JPPerson"), sel, sayNBImp, type);//添加方法
	}
	return NO;
}

那要是上面两种情况，程序员都不处理呢？ 苹果：给你机会，你得珍惜啊！你不处理，我也不能崩溃啊！那就再来一次吧！

那么再来一次是什么机会呢？请听下回分解

iOS底层探索之Runtime(五): 消息转发

3.总结

  • 在lookUpImpOrForward慢速查找imp没有找到会进入动态方法解析流程
  • resolveInstanceMethod实例方法解析，可以动态添加方法，防止崩溃。
  • resolveClassMethod类方法解析，也会调用resolveInstanceMethod，根据isa走位图可以知道，类方法是存在元类里面，但是也会以对象方法形式存在在类中，主要是因为底层不区分+和-。

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