iOS底层原理探索-08- Runtime之消息转发

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runtime的消息查找阶段已经探索完了，当都不知足条件，会进入消息转发阶段

前言

runtime的消息转发分为3步：

• 动态方法解析
  • 对象方法解析
  • 类方法解析
• 快速转发
• 慢速转发
  • 方法签名
  • 消息转发

1、动态方法解析

根据上篇文章，咱们看了lookUpImpOrForward这个方法，在最后都不知足的状况下，会调用resolveMethod_locked这个方法

一、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 (!lookUpImpOrNil(inst, sel, cls)) {
            resolveInstanceMethod(inst, sel, cls);
        }
    }

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

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• 判断

  • cls若是不是元类，说明当前是对象方法，调用resolveInstanceMethod

  • cls若是是元类，说明当前是类方法，调用resolveClassMethod。走完若是没找到，还会走一遍resolveInstanceMethod方法

• 最后再调用lookUpImpOrForward方法，返回imp

二、对象方法解析resolveInstanceMethod

static void resolveInstanceMethod(id inst, SEL sel, Class cls)
{
    runtimeLock.assertUnlocked();
    ASSERT(cls->isRealized());
    SEL resolve_sel = @selector(resolveInstanceMethod:);

    if (!lookUpImpOrNil(cls, resolve_sel, cls->ISA())) {
        // Resolver not implemented.
        return;
    }

    BOOL (*msg)(Class, SEL, SEL) = (typeof(msg))objc_msgSend;
    bool resolved = msg(cls, resolve_sel, sel);

    // Cache the result (good or bad) so the resolver doesn't fire next time.
    // +resolveInstanceMethod adds to self a.k.a. cls
    IMP imp = lookUpImpOrNil(inst, sel, cls);

    if (resolved  &&  PrintResolving) {
        if (imp) {
            _objc_inform("RESOLVE: method %c[%s %s] "
                         "dynamically resolved to %p", 
                         cls->isMetaClass() ? '+' : '-', 
                         cls->nameForLogging(), sel_getName(sel), imp);
        }
        else {
            // Method resolver didn't add anything?
            _objc_inform("RESOLVE: +[%s resolveInstanceMethod:%s] returned YES"
                         ", but no new implementation of %c[%s %s] was found",
                         cls->nameForLogging(), sel_getName(sel), 
                         cls->isMetaClass() ? '+' : '-', 
                         cls->nameForLogging(), sel_getName(sel));
        }
    }
}
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• 容错判断if (!lookUpImpOrNil(cls, resolve_sel, cls->ISA())) ，是为了看当前类以及父类、元类等有没有实现resolveInstanceMethod：，若是都没有就不必继续往下走了。（NSObject里面是默认有这个方法的）

• 若是实现了，就经过objc_msgSend,向当前cls发送消息，也就是调用resolveInstanceMethod:这个已经实现的方法，在这个方法里，咱们已经手动给sel添加了一个imp

• 而后再经过lookUpImpOrNil检查一遍，拿到咱们添加的imp

• 最后返回到lookUpImpOrForward方法，从新循环去找，最终返回imp

二、类方法解析resolveClassMethod

static void resolveClassMethod(id inst, SEL sel, Class cls)
{
    runtimeLock.assertUnlocked();
    ASSERT(cls->isRealized());
    ASSERT(cls->isMetaClass());

    if (!lookUpImpOrNil(inst, @selector(resolveClassMethod:), cls)) {
        // Resolver not implemented.
        return;
    }

    Class nonmeta;
    {
        mutex_locker_t lock(runtimeLock);
        nonmeta = getMaybeUnrealizedNonMetaClass(cls, inst);
        // +initialize path should have realized nonmeta already
        if (!nonmeta->isRealized()) {
            _objc_fatal("nonmeta class %s (%p) unexpectedly not realized",
                        nonmeta->nameForLogging(), nonmeta);
        }
    }
    BOOL (*msg)(Class, SEL, SEL) = (typeof(msg))objc_msgSend;
    bool resolved = msg(nonmeta, @selector(resolveClassMethod:), sel);

    // Cache the result (good or bad) so the resolver doesn't fire next time.
    // +resolveClassMethod adds to self->ISA() a.k.a. cls
    IMP imp = lookUpImpOrNil(inst, sel, cls);

    if (resolved  &&  PrintResolving) {
        if (imp) {
            _objc_inform("RESOLVE: method %c[%s %s] "
                         "dynamically resolved to %p", 
                         cls->isMetaClass() ? '+' : '-', 
                         cls->nameForLogging(), sel_getName(sel), imp);
        }
        else {
            // Method resolver didn't add anything?
            _objc_inform("RESOLVE: +[%s resolveClassMethod:%s] returned YES"
                         ", but no new implementation of %c[%s %s] was found",
                         cls->nameForLogging(), sel_getName(sel), 
                         cls->isMetaClass() ? '+' : '-', 
                         cls->nameForLogging(), sel_getName(sel));
        }
    }
}
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• 和上面的容错同样

• 若是实现了，就经过objc_msgSend,向当前cls的元类 ->发送消息，调用resolveClassMethod方法，给sel添加imp，跟上面流程同样

• 特别提醒：若是没有实现，还会走一次 对象方法解析 resolveInstanceMethod，是由于有一种特殊状况，就是元类的父类是根元类，根元类的父类是NSObject，因此要在走一次这个方法，看NSObject里面有没有实现。

  • 其实也能够说，全部没有实现的对象方法和类方法，都会跑进NSObject里面的 resolveInstanceMethod方法，但并不意味着 全部的防崩溃方法都要写在这里！缘由：
  • 耦合度过高
  • 子类中已经重写了这个方法
  • 一些特殊方法直接被跳转，体验就会不好

代码示例：

+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel{
    NSLog(@"%s ",__func__);
    
    NSString *name = NSStringFromSelector(sel);
    
    if ([name isEqual:@"sayHello"]) {
    
        //若是是调用sayHello方法，就返回一个sayHappy的IMP
        IMP newIMP = class_getMethodImplementation(self, @selector(sayHappy));
        
        Method newMethod = class_getInstanceMethod(self, @selector(sayHappy));
        
        const char *newType = method_getTypeEncoding(newMethod);
        
        return class_addMethod(self, sel, newIMP, newType);
    }
    
    return [super resolveInstanceMethod:sel];
}
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2、快速转发

若是咱们继续上面的思路走的话，会发现这个方法已经走完了，线索就断掉了。。。

其实在lookUpImpOrForward里有一个log_and_fill_cache方法，这个方法里面有一个logMessageSend方法调用， 这一系列操做（方法就不一一展现了，太多了，直接到达目的地）中有一步骤是打印日志，而日志存储的位置：

snprintf (buf, sizeof(buf), "/tmp/msgSends-%d", (int) getpid **());**
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经过全局探索，发现是否打印的开关是这么一句代码：

instrumentObjcMessageSends(BOOL flag)
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因而，咱们跑一下代码看一下，（随便建立一份工程，源码跑不动）准备工做：

extern void instrumentObjcMessageSends(BOOL flag);

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
  
        LGPerson *objc = [[LGPerson alloc] init];
        //打开开关
        instrumentObjcMessageSends(true);
        //这个实例方法，只声明了，没有实现，跑起来确定会崩溃
        [objc sayHello];
        //关闭开关
        instrumentObjcMessageSends(false);
        
        
        
    }
    return 0;
} 
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咱们运行，找一下/tmp/msgSends这个路径存储的日志文件看一下：

从日志中能够看出，动态方法解析以后调用了forwardingTargetForSelector方法。咱们去官方看一下这段代码的含义：

大体意思就是，找一个备用的接收者，即返回一个实现了这个方法的对象。

代码示例：

- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector{
    NSLog(@"%s ",__func__);
    
    NSString *name = NSStringFromSelector(aSelector);
    if ([name isEqual:@"sayHello"]) {
    	//Jack这个类 声明并实现了 sayHello这个方法
        return [Jack alloc];
    }
    return [super forwardingTargetForSelector:aSelector];
}
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若是没有这个备用接收者，或者没有实现这个方法，就会走到慢速转发

3、慢速转发

在快速转发的官方介绍中，我有圈起来，若是不实现快速转发，会调用forwardInvocation:在这方法，那咱们来看一下这个方法的官方介绍：

官方介绍中也圈起来了，要重写forwardInvocation:这个方法，就必须同时重写methodSignatureForSelector:方法，咱们继续看一下官方介绍：

慢速流程流程就是先走methodSignatureForSelector提供一个方法签名，而后走forwardInvocation经过NSInvocation来实现消息的转发

代码示例：

-(NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector{
    
    NSLog(@"%s ",__func__);
    
    NSString *name = NSStringFromSelector(aSelector);
    if ([name isEqual:@"sayHello"]) {
        //方法签名
        return [NSMethodSignature signatureWithObjCTypes:"v@:"];
    }
    return [super methodSignatureForSelector:aSelector];
}

//其实这个方法能够空着不写
-(void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation{
    
    NSLog(@"%s ",__func__);
    
    SEL aSelector = [anInvocation selector];

    if ([[Jack alloc] respondsToSelector:aSelector]){
        
        [anInvocation invokeWithTarget:[Jack alloc]];
        
    }else{
        
        [super forwardInvocation:anInvocation];
    }
      
    
}
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4、坑点

有这么一个状况,resolveInstanceMethod调用了2次

+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel{
    NSLog(@"%s ",__func__); 
    return [super resolveInstanceMethod:sel];
}

- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector{
    NSLog(@"%s ",__func__); 
    return [super forwardingTargetForSelector:aSelector];
}


//先拿到方法签名
-(NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector{
    
    NSLog(@"%s ",__func__);
    
    NSString *name = NSStringFromSelector(aSelector);
    
    if ([name isEqual:@"sayHello"]) {
        //方法签名  v-返回值，@-传入对象，:-传入sel
        return [NSMethodSignature signatureWithObjCTypes:"v@:"];
    }
    
    return [super methodSignatureForSelector:aSelector];
}
//经过anInvocation进行消息转发，也能够空着这个方法不做处理
-(void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation{
    
    NSLog(@"%s ",__func__);
  
}
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缘由： 在调用methodSignatureForSelector方法的时候，咱们传了一个type，这时候系统会去进行匹配，走到class_getInstanceMethod这个方法里面：

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

    // This deliberately avoids +initialize because it historically did so.

    // This implementation is a bit weird because it's the only place that 
    // wants a Method instead of an IMP.

#warning fixme build and search caches
        
    // Search method lists, try method resolver, etc.
    lookUpImpOrForward(nil, sel, cls, LOOKUP_RESOLVER);

#warning fixme build and search caches

    return _class_getMethod(cls, sel);
}
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又会走到lookUpImpOrForward方法，最终仍是进入resolveMethod_locked这个方法，而后就会再走一次 resolveInstanceMethod方法。

** 坑点总结**：若是出现走两次resolveInstanceMethod方法的状况，是由于在签名以后，系统作了一些操做：会根据咱们传入的签名type进行匹配，调用class_getInstanceMethod方法就会再走一次。

5、总结

前提：整个查找流程没有找到该方法，而后进入消息转发流程

1. 首先来到动态方法解析，添加一个方法实现（给sel指定一个imp）

   • 对象方法，调用+(BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel方法
   • 类方法，调用+(BOOL)resolveClassMethod:(SEL)sel方法

2. 快速转发，若是动态方法解析没有找到对应的处理方法，就会来到这里

   • 调用- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector方法，return一个备用接收者

3. 慢速转发，若是快速转发也没有处理，就会来到这里

   • 第一步，调用-(NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector方法拿到方法签名
   • 第二步，调用-(void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation经过NSInvocation来实现消息转发