iOS 开发消息传递机制

在 iOS 开发中，消息传递机制是 Objective-C 语言的核心特性之一，它基于 动态绑定 和 运行时（Runtime） 机制实现。这种机制允许方法调用在运行时动态解析，而非编译时静态绑定。以下从原理、机制、使用示例三个层次详细说明：

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一、消息传递的核心原理

1. 消息发送（Message Sending）

Objective-C 中的方法调用实际上是向对象发送消息，语法 [object method:arg] 会被编译为 objc_msgSend 函数的调用：

objc_msgSend(object, @selector(method:), arg);

• 参数：

  • 第一个参数：消息接收者（receiver）
  • 第二个参数：方法选择器（SEL）
  • 后续参数：方法参数

2. 方法查找流程

当向对象发送消息时，Runtime 会执行以下步骤：

1. 查找方法缓存：快速检查接收者类的方法缓存（快速映射表）。
2. 查找类的方法列表：若未命中缓存，遍历类的 method_list 查找方法实现（IMP）。
3. 继承链查找：若当前类未找到，沿继承链向父类查找。
4. 动态方法解析：若最终未找到，触发动态方法解析（见下文消息转发机制）。

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二、消息转发机制（Message Forwarding）

当对象无法响应消息时，Runtime 提供三次补救机会，形成完整的消息转发机制：

1. 动态方法解析（Dynamic Method Resolution）

// 重写此方法，动态添加方法实现
+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel {
    if (sel == @selector(unimplementedMethod)) {
        class_addMethod([self class], sel, (IMP)dynamicMethodIMP, "v@:");
        return YES;
    }
    return [super resolveInstanceMethod:sel];
}

// 添加的 C 函数实现
void dynamicMethodIMP(id self, SEL _cmd) {
    NSLog(@"动态添加的方法被调用");
}

2. 备用接收者（Fallback Receiver）

// 指定另一个对象处理消息
- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector {
    if (aSelector == @selector(unimplementedMethod)) {
        return [[BackupReceiver alloc] init]; // 转发给其他对象
    }
    return [super forwardingTargetForSelector:aSelector];
}

3. 完整消息转发（Complete Forwarding）

// 生成方法签名
- (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector {
    if (aSelector == @selector(unimplementedMethod)) {
        return [NSMethodSignature signatureWithObjCTypes:"v@:"];
    }
    return [super methodSignatureForSelector:aSelector];
}

// 转发 Invocation
- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation {
    if ([self.backupReceiver respondsToSelector:anInvocation.selector]) {
        [anInvocation invokeWithTarget:self.backupReceiver];
    } else {
        [super forwardInvocation:anInvocation];
    }
}

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三、使用示例

场景：处理未实现的方法避免崩溃

// 自定义类处理未实现的方法
@interface SafeObject : NSObject
@end

@implementation SafeObject

// 1. 动态解析
+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel {
    NSLog(@"尝试动态解析方法: %@", NSStringFromSelector(sel));
    return [super resolveInstanceMethod:sel];
}

// 2. 备用接收者
- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector {
    NSLog(@"寻找备用接收者处理: %@", NSStringFromSelector(aSelector));
    return nil; // 返回 nil 进入下一步
}

// 3. 完整转发
- (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector {
    if (aSelector == @selector(crashMethod)) {
        return [NSMethodSignature signatureWithObjCTypes:"v@:"];
    }
    return [super methodSignatureForSelector:aSelector];
}

- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation {
    NSLog(@"安全捕获未实现的方法: %@", NSStringFromSelector(anInvocation.selector));
}

@end

// 使用示例
SafeObject *obj = [[SafeObject alloc] init];
[obj performSelector:@selector(crashMethod)]; // 不会崩溃

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四、关键注意点

1. 性能影响：消息转发比直接方法调用慢，避免高频使用。
2. Swizzling 应用：通过 method_exchangeImplementations 实现方法交换（AOP 编程）。
3. Swift 兼容性：Swift 默认不使用消息转发，需标记 @objc dynamic 启用动态特性。
4. 调试工具：使用 instrument 的 Objc Message Traces 跟踪消息发送。

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五、高级应用场景

1. 热修复（Hotfix） ：通过替换方法实现修复线上 Bug。
2. AOP 编程：插入日志、统计等横切关注点。
3. 惰性加载：动态解析方法时初始化资源。
4. 代理模式：转发消息给其他对象实现多态。

理解消息传递机制是掌握 iOS 运行时编程的关键，它赋予了 Objective-C 强大的动态能力，但也需谨慎使用以避免性能问题。