iOS底层开发消息发送与转发流程

Posted 2021-07-21 WeaterMr

ios底层开发消息转发流程

一，cache缓存读取流程分析

首先我们上一章已经了解到对应的cache_t的数据结构
_bucketsAndMaybeMask：指针类型，存放buckets的首地址
_maybeMask：当前的缓存区count
_flags：同_occupied
_occupied：当前cache的可存储的buckets数量，默认是0
_originalPreoptCache：初始时候的缓存（注意联合体互斥）
下面我们主要分析这些成员变量的主要作用。
首先我们要了解到一点这里buckets的存储空间是一块连续的内存。
当我们读取 cache是主要是通过，_bucketsAndMaybeMask做内存平移取对应buckets中的数据，在我们插入是通过_occupied 判断什么时候扩容，通过_maybeMask来处理什么时候读取数据结束。这里为什么不把所有的数据都放到当前的结构体中呢？这就好比你做为一个仓库管理员，不把所有的物品放到你自己办公室一样，你只是把所有仓库的的钥匙放到你的抽屉中，上面会标记当前仓库的位置（_bucketsAndMaybeMask），空间有多大（_maybeMask），已经使用了多大空间（_occupied）。

二，编译时与运行时概念

编译时

顾名思义就是正在编译的时候 ，就是编译器帮你把源代码翻译成机器能识别的代码。就好比当一个汽车生产完成之后，会做一个系统的巡检，看看轮胎是否有气，螺丝是否上好，编译时即：检查你的代码是否有错误，能不能跑起啦！

运行时

就是代码跑起来了.被装载到内存中去了。检查没有问题，加油，上高速。程序被执行了，不在是简单的类型扫描和静态分析，而是在内存中做些操作。
计算机科学领域的任何问题都可以通过增加一个间接层来解决
计算机系统软件体系结构的设计要点，整个体系结构从上到下都是按照严格的层次结构设计的。
层与层之间的通讯，遵循相关的通信协议，也可以称之为接口。这样做的目的尽量保证整体的稳定性，可扩展性，中间层都是对下一层的包装和扩展。
当我们的objective-C 或framework 在调用一些方法时，其实是通过调用 runtime api来进行与底层进行通讯的。 其中一个重要的环节是通过编译器进行转换才能调用底层的方法。

将对应的oc文件编译成.cpp文件

int main(int argc, const char * argv[]) {
    /* @autoreleasepool */ { __AtAutoreleasePool __autoreleasepool; 

        Goods *good = ((Goods *(*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend)((id)objc_getClass("Goods"), sel_registerName("alloc"));
        ((void (*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend)((id)person, sel_registerName("number"));
        ((id (*)(id, SEL, SEL))(void *)objc_msgSend)((id)person, sel_registerName("performSelector:"), sel_registerName("number"));
    }
    return 0;
}

对象方法的调用本质为，消息的转发，事件发生在运行时。
消息的转发包含两个主要参数：
((id)objc_getClass("Goods") -->receiver（消息的接收者）
sel_registerName("alloc")); -->另一个是SEL（方法名称）

三，通过代码验证消息转发流程

提示

xcode设置：target -> Build Settings 搜索-- Enable Strict Checking of objc_msgSend calls 设置为NO

#import <objc/message.h>
int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        // 0x00007ffffffffff8ULL
        // class_data_bits_t
        GoodTwo *p  = [GoodTwo alloc];
        [p saySomething];
        
        objc_msgSend(p, sel_registerName("saySomething"));

    }
    return 0;
}

 -[GoodTwo saySomething]
(int) argc = 1
(const char **) argv = 0x00007ffeefbff4c8
(GoodTwo *) p = 0x000000010140afa0
 -[GoodTwo saySomething]

我们可以看到通过[p saySomething] 等同于 objc_msgSend(p, sel_registerName("saySomething")); 即，方法调用的本质是消息的发送与转发。
也即是所有的上层代码通过编译器，在底层都会有一个解释。

四，objc_msgSend的汇编实现

	ENTRY _objc_msgSend
	UNWIND _objc_msgSend, NoFrame

1.	cmp	p0, #0			// nil check and tagged pointer check
2. #if SUPPORT_TAGGED_POINTERS
	b.le	LNilOrTagged		//  (MSB tagged pointer looks negative)
#else
	b.eq	LReturnZero
#endif
3.	ldr	p13, [x0]		// p13 = isa
4.	GetClassFromIsa_p16 p13, 1, x0	// p16 = class  这是一个宏定义，5.在下面方法中
    LGetIsaDone:
	// calls imp or objc_msgSend_uncached
	CacheLookup NORMAL, _objc_msgSend, __objc_msgSend_uncached

#if SUPPORT_TAGGED_POINTERS
LNilOrTagged:
	b.eq	LReturnZero		// nil check
	GetTaggedClass
	b	LGetIsaDone
// SUPPORT_TAGGED_POINTERS
#endif

5. LReturnZero:
	// x0 is already zero
	mov	x1, #0
	movi	d0, #0
	movi	d1, #0
	movi	d2, #0
	movi	d3, #0
	ret

	END_ENTRY _objc_msgSend

.macro GetClassFromIsa_p16 src, needs_auth, auth_address /* note: auth_address is not required if !needs_auth */

#if SUPPORT_INDEXED_ISA
	// Indexed isa
	mov	p16, \\src			// optimistically set dst = src
	tbz	p16, #ISA_INDEX_IS_NPI_BIT, 1f	// done if not non-pointer isa
	// isa in p16 is indexed
	adrp	x10, _objc_indexed_classes@PAGE
	add	x10, x10, _objc_indexed_classes@PAGEOFF
	ubfx	p16, p16, #ISA_INDEX_SHIFT, #ISA_INDEX_BITS  // extract index
	ldr	p16, [x10, p16, UXTP #PTRSHIFT]	// load class from array
1:
 #elif __LP64__
.if \\needs_auth == 0 // _cache_getImp takes an authed class already
	mov	p16, \\src
.else
	// 64-bit packed isa
	ExtractISA p16, \\src, \\auth_address
.endif
#else
	// 32-bit raw isa
	mov	p16, \\src

#endif

.endmacro

.macro ExtractISA
	and    $0, $1, #ISA_MASK

• 1：cmp p0, #0 p0为消息接收者receiver， 判断当前的接受者是否为空。
• 2：判断是不是SUPPORT_TAGGED_POINTERS类型，意思是不是tagged pointers指针如果是，执行b.le LNilOrTagged,然后在里面执行 b.eq LReturnZero。如果不是SUPPORT_TAGGED_POINTERS类型，直接b.eq LReturnZero，此次objc_msgSend无效，结束本次消息发送。
• 3：如果p0存在，则将x0存入到p13,x0是receiver，即类的首地址isa。
• 4：进入GetClassFromIsa_p16，传递的参数src=p13、needs_auth=1、auth_address=x0，由于_need_auth=1,进入分支ExtractISA p16, \\src, \\auth_address,此ExtractISA为宏，操作是将\\src（isa）、#ISA_MASK做与操作，得到了Class，结果存入到p16中。
• 5：LGetIsaDone:获取isa完成。接下来执行CacheLookup NORMAL, _objc_msgSend, __objc_msgSend_uncached:

未完待续。。。