前言
objective-c 是一門動態(tài)語言，它將很多靜態(tài)語言在編譯和鏈接時(shí)期做的事情，放到了運(yùn)行時(shí)來處理。之所以能具備這種特性，離不開 runtime 這個(gè)庫。runtime 很好的解決了如何在運(yùn)行時(shí)期找到調(diào)用方法這樣的問題。下面話不多說了，來一起學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)吧。
在 objective-c 中，方法調(diào)用稱為向?qū)ο蟀l(fā)送消息：
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// myclass 類@interface myclass: nsobject- (void)printlog;@end@implementation myclass- (void)printlog {nslog(@"print log !");}@endmyclass *myclass = [[myclass alloc] init];[myclass printlog];// 輸出： print log ! |
上面代碼中的 [myclass printlog] 也可以這么寫：
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((void (*)(id, sel))(void *) objc_msgsend)(myclass, @selector(printlog)); |
[myclass printlog] 經(jīng)過編譯后就是調(diào)用 objc_msgsend 方法。
我們看看這個(gè)方法的文檔定義：
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id objc_msgsend(id self, sel op, ...); |
self：消息的接收者 op： 消息的方法名，c 字符串 ... ：參數(shù)列表
runtime 是如何找到實(shí)例方法的具體實(shí)現(xiàn)的？
基礎(chǔ)概念
講之前，我們需要先明白一些基礎(chǔ)概念：objective-c 是一門面向?qū)ο蟮恼Z言，對象又分為實(shí)例對象、類對象、元類對象以及根元類對象。它們是通過一個(gè)叫 isa 的指針來關(guān)聯(lián)起來，具體關(guān)系如下圖：
以我們上文的代碼為例：
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myclass *myclass = [[myclass alloc] init]; |
整理下相互間的關(guān)系：
- myclass 是實(shí)例對象
- myclass 是類對象
- myclass 的元類就是 nsobject 的元類
- nsobject 就是 root class (class)
- nsobject 的 superclass 為 nil
- nsobject 的元類就是它自己
- nsobject 的 superclass 就是 nsobject
對應(yīng)上圖中的位置關(guān)系如下：
接著，我們用代碼來驗(yàn)證下上文的關(guān)系：
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myclass *myclass = [[myclass alloc] init];class class = [myclass class];class metaclass = object_getclass(class);class metaofmetaclass = object_getclass(metaclass);class rootmetaclass = object_getclass(metaofmetaclass);class superclass = class_getsuperclass(class);class superofsuperclass = class_getsuperclass(superclass);class superofmetaofsuperclass = class_getsuperclass(object_getclass(superclass));nslog(@"myclass 實(shí)例對象是：%p",myclass);nslog(@"myclass 類對象是：%p",class);nslog(@"myclass 元類對象是：%p",metaclass);nslog(@"myclass 元類對象的元類對象是：%p",metaofmetaclass);nslog(@"myclass 根元類對象是：%p",rootmetaclass);nslog(@"myclass 父類是：%@",class_getsuperclass(class));nslog(@"myclass 父類的父類是：%@",superofsuperclass);nslog(@"myclass 父類的元類的父類是：%@",superofmetaofsuperclass);nslog(@"nsobject 元類對象是：%p",object_getclass([nsobject class]));nslog(@"nsobject 父類是：%@",[[nsobject class] superclass]);nslog(@"nsobject 元類對象的父類是：%@",[object_getclass([nsobject class]) superclass]);//輸出：myclass 實(shí)例對象是：0x60c00000b8d0myclass 類對象是：0x109ae3fd0myclass 元類對象是：****0x109ae3fa8myclass 元類對象的元類對象是：****0x10ab02e58**myclass 根元類對象是：0x10ab02e58myclass 父類是：nsobjectmyclass 父類的父類是：(null)myclass 父類的元類的父類是：nsobjectnsobject 元類對象是：0x10ab02e58nsobject 父類是：(null)nsobject 元類對象的父類是：nsobject |
可以發(fā)現(xiàn)，輸出結(jié)果是完全符合我們的結(jié)論的！
現(xiàn)在我們能知道各種對象之間的關(guān)系：
實(shí)例對象通過 isa 指針，找到類對象 class；類對象同樣通過 isa 指針，找到元類對象；元類對象也是通過 isa 指針，找到根元類對象；最后，根元類對象的 isa 指針，指向自己。可以發(fā)現(xiàn) nsobject 是整個(gè)消息機(jī)制的核心，絕大數(shù)對象都繼承自它。
尋找流程
上文提到了，一個(gè) objective-c 方法會被編譯成 objc_msgsend，這個(gè)函數(shù)有兩個(gè)默認(rèn)參數(shù)，id 類型的 self, sel 類型的 op。我們先看看 id 的定義：
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typedef struct objc_object *id;struct objc_object { class _nonnull isa objc_isa_availability;}; |
我們可以看到，在 objc_object 結(jié)構(gòu)體中，只有一個(gè)指向 class 類型的 isa 指針。
我們再看看 class 的定義：
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struct objc_class { class _nonnull isa objc_isa_availability;#if !__objc2__ class _nullable super_class objc2_unavailable; const char * _nonnull name objc2_unavailable; long version objc2_unavailable; long info objc2_unavailable; long instance_size objc2_unavailable; struct objc_ivar_list * _nullable ivars objc2_unavailable; struct objc_method_list * _nullable * _nullable methodlists objc2_unavailable; struct objc_cache * _nonnull cache objc2_unavailable; struct objc_protocol_list * _nullable protocols objc2_unavailable;#endif} objc2_unavailable; |
里面有很多參數(shù)，很顯眼的能看到這一行：
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struct objc_method_list * _nullable * _nullable methodlists objc2_unavailable; |
看名字也容易理解，這個(gè) methodlists 就是用來存放方法列表的。我們再看看 objc_method_list 這個(gè)結(jié)構(gòu)體：
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struct objc_method_list { struct objc_method_list * _nullable obsolete objc2_unavailable; int method_count objc2_unavailable;#ifdef __lp64__ int space objc2_unavailable;#endif /* variable length structure */ struct objc_method method_list[1] objc2_unavailable;} |
里面的 objc_method ，也就是我們熟悉的 method：
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struct objc_method { sel _nonnull method_name objc2_unavailable; char * _nullable method_types objc2_unavailable; imp _nonnull method_imp objc2_unavailable;} |
method 里面保存了三個(gè)參數(shù)：
- 方法的名稱
- 方法的類型
- 方法的具體實(shí)現(xiàn)，由 imp 指針指向
經(jīng)過層層挖掘，我們能明白實(shí)例對象調(diào)用方法的大致邏輯：
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myclass *myclass = [[myclass alloc] init];[myclass printlog]; |
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先被編譯成
((void (*)(id, sel))(void *) objc_msgsend)(myclass, @selector(printlog)); - 沿著入?yún)?myclass 的 isa 指針，找到 myclass 的類對象（class），也就是 myclass
- 接著在 myclass 的方法列表 methodlists 中，找到對應(yīng)的 method
- 最后找到 method 中的 imp 指針，執(zhí)行具體實(shí)現(xiàn)
類對象的類方法又是怎么找到并執(zhí)行的？
由上文，我們已經(jīng)知道，實(shí)例對象是通過 isa 指針，找到其類對象（class）中保存的方法列表中的具體實(shí)現(xiàn)的。
比如：
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myclass *myclass = [[myclass alloc] init];[myclass printlog]; |
可以理解為：printlog 方法就是保存在 myclass 中的。
那么如果是個(gè)類方法，又是保存在什么地方的呢？
我們回顧下 class 的定義：
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struct objc_class { class _nonnull isa objc_isa_availability;#if !__objc2__ class _nullable super_class objc2_unavailable; const char * _nonnull name objc2_unavailable; long version objc2_unavailable; long info objc2_unavailable; long instance_size objc2_unavailable; struct objc_ivar_list * _nullable ivars objc2_unavailable; struct objc_method_list * _nullable * _nullable methodlists objc2_unavailable; struct objc_cache * _nonnull cache objc2_unavailable; struct objc_protocol_list * _nullable protocols objc2_unavailable;#endif} objc2_unavailable; |
可以發(fā)現(xiàn)到這一行：
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class _nonnull isa objc_isa_availability; |
這里的 isa 同樣是指向一個(gè) class 的指針。上文中，我們也知道了類對象的 isa 指針是指向元類對象的。那么不難得出：
類對象的類方法，是保存在元類對象中的！
類對象和元類對象都是 class 類型，僅僅服務(wù)的對象不同罷了。找到了元類對象，自然就找到了元類對象中的 methodlists，接下來就和實(shí)例對象的方法尋找調(diào)用一樣的流程了。
關(guān)于父類（superclass）
在 objective-c 中，子類調(diào)用一個(gè)方法，如果沒有子類沒有實(shí)現(xiàn)，父類實(shí)現(xiàn)了，會去調(diào)用父類的實(shí)現(xiàn)。上文中，找到 methodlists 后，尋找 method 的過程如下：
如何提高方法查找的效率？
上文中，我們大概知道，方法是通過 isa 指針，查找 class 中的 methodlists 的。如果子類沒實(shí)現(xiàn)對應(yīng)的方法實(shí)現(xiàn)，還會沿著父類去查找。整個(gè)工程，可能有成萬上億個(gè)方法，是如何解決性能問題的呢？
例如：
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for (int i = 0; i < 100000; ++i) { myclass *myobject = myobjects[i]; [myobject methoda];} |
這種高頻次的調(diào)用 methoda，如果每調(diào)用一次都需要遍歷，性能是非常差的。所以引入了 class cache 機(jī)制：
class cache 認(rèn)為，當(dāng)一個(gè)方法被調(diào)用，那么它之后被調(diào)用的可能性就越大。
查找方法時(shí)，會先從緩存中查找，找到直接返回 ；找不到，再去 class 的方法列表中找。
在上文中 class 的定義中，我們可以發(fā)現(xiàn) cache：
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struct objc_cache * _nonnull cache objc2_unavailable; |
說明了緩存是存在類中的，每個(gè)類都有一份方法緩存，而不是每個(gè)類的 object 都保存了一份。
如果方法列表（methodlists）沒找到對應(yīng)的 selector 呢？
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// viewcontroller.m 中 （未實(shí)現(xiàn) mytestprint 方法）[self performselector:@selector(mytestprint:) withobject:@"，你好 ！"]; |
系統(tǒng)會提供三次補(bǔ)救的機(jī)會。
第一次
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+ (bool)resolveinstancemethod:(sel)sel {} (實(shí)例方法)+ (bool)resolveclassmethod:(sel)sel {} (類方法) |
這兩個(gè)方法，一個(gè)針對實(shí)例方法；一個(gè)針對類方法。返回值都是 bool。
使用示例：
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// viewcontroller.m 中void mymethod(id self, sel _cmd,nsstring *nub) { nslog(@"ifelseboyxx%@",nub);}+ (bool)resolveinstancemethod:(sel)sel {#pragma clang diagnostic push#pragma clang diagnostic ignored "-wundeclared-selector" if (sel == @selector(mytestprint:)) {#pragma clang diagnostic pop class_addmethod([self class],sel,(imp)mymethod,"v@:@"); return yes; }else { return [super resolveinstancemethod:sel]; }} |
我們只需要在 resolveinstancemethod: 方法中，利用 class_addmethod 方法，將未實(shí)現(xiàn)的 mytestprint: 綁定到 mymethod 上就能完成轉(zhuǎn)發(fā)，最后返回 yes。
第二次
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- (id)forwardingtargetforselector:(sel)aselector {} |
這個(gè)方法要求返回一個(gè) id。使用場景一般是將 a 類的某個(gè)方法，轉(zhuǎn)發(fā)到 b 類的實(shí)現(xiàn)中去。
使用示例：
想轉(zhuǎn)發(fā)到 person 類中的 -mytestprint: 方法中：
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@interface person : nsobject@end@implementation person- (void)mytestprint:(nsstring *)str { nslog(@"ifelseboyxx%@",str);}@end |
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// viewcontroller.m 中- (id)forwardingtargetforselector:(sel)aselector {#pragma clang diagnostic push#pragma clang diagnostic ignored "-wundeclared-selector" if (aselector == @selector(mytestprint:)) {#pragma clang diagnostic pop return [person new]; }else{ return [super forwardingtargetforselector:aselector]; }} |
第三次
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- (nsmethodsignature *)methodsignatureforselector:(sel)aselector {}- (void)forwardinvocation:(nsinvocation *)aninvocation {} |
第一個(gè)要求返回一個(gè)方法簽名，第二個(gè)方法轉(zhuǎn)發(fā)具體的實(shí)現(xiàn)。二者相互依賴，只有返回了正確的方法簽名，才會執(zhí)行第二個(gè)方法。
這次的轉(zhuǎn)發(fā)作用和第二次的比較類似，都是將 a 類的某個(gè)方法，轉(zhuǎn)發(fā)到 b 類的實(shí)現(xiàn)中去。不同的是，第三次的轉(zhuǎn)發(fā)相對于第二次更加靈活，forwardingtargetforselector: 只能固定的轉(zhuǎn)發(fā)到一個(gè)對象；forwardinvocation: 可以讓我們轉(zhuǎn)發(fā)到多個(gè)對象中去。
使用實(shí)例：
想轉(zhuǎn)發(fā)到 person 類以及 animal 類中的 -mytestprint: 方法中：
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@interface person : nsobject@end@implementation person- (void)mytestprint:(nsstring *)str { nslog(@"ifelseboyxx%@",str);}@end |
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@interface animal : nsobject@end@implementation animal- (void)mytestprint:(nsstring *)str { nslog(@"tiger%@",str);}@end |
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// viewcontroller.m 中- (nsmethodsignature *)methodsignatureforselector:(sel)aselector { #pragma clang diagnostic push #pragma clang diagnostic ignored "-wundeclared-selector" if (aselector == @selector(mytestprint:)) { #pragma clang diagnostic pop return [nsmethodsignature signaturewithobjctypes:"v@:@"];} return [super methodsignatureforselector:aselector];}- (void)forwardinvocation:(nsinvocation *)aninvocation { person *person = [person new]; animal *animal = [animal new]; if ([person respondstoselector:aninvocation.selector]) { [aninvocation invokewithtarget:person]; } if ([animal respondstoselector:aninvocation.selector]) { [aninvocation invokewithtarget:animal]; }} |
?? 如果到了第三次機(jī)會，還沒找到對應(yīng)的實(shí)現(xiàn)，就會 crash：
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unrecognized selector sent to instance 0x7f9f817072b0 |
總結(jié)
到這里，我們大概能了解消息發(fā)送與轉(zhuǎn)發(fā)的過程了，附上流程圖：
好了，以上就是這篇文章的全部內(nèi)容了，希望本文的內(nèi)容對大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價(jià)值，如果有疑問大家可以留言交流，謝謝大家對服務(wù)器之家的支持。
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