runtime总结二之消息机制（包括消息转发，消息交换的黑魔法）

Posted 2020-08-29 li15809284891

runtime的消息机制

前面提到过编译器最终会把我们的消息发送转化为函数调用

• 消息发送 [object sendMassage]
  首先编译器会在运行时将上面的例子转化为objc_msgSend(obj,@selector(sendMassage))这个函数，转换的时候除了方法本身的参数之外，还有两个隐藏的参数一个是id类型的，代表对象的类型，还是一个是SEL类型的，是函数对应的方法的编号，接下来就会按照下面的流程来调用这个方法

1. 通过obj的isa指针找到其所对应的类。
2. 通过SEL先去类的cache列表中找这个方法，如果就去找方法的实现，不存在，进入第3步
3. 去类的method列表中找，如果就去找方法的实现，没有找到，根据类中的superclass指针去父类中找，一直到NSObject.

找到了方法之后就要去找方法的实现，那么如何找方法的实现呢，runtime提供了两种方式

IMP class_getMethodImplementation(Class cls, SEL name);
IMP method_getImplementation(Method m)
在id objc_msgSend(id self, SEL _cmd, ...) {
  Class class = object_getClass(self);
  IMP imp = class_getMethodImplementation(class, _cmd);
  return imp ? imp(self, _cmd, ...) : 0;
}

可以看到这个方法中的第二行代码imp，可以通过这个imp来查找这个方法的实现，要是没有找到，runtime给我们提供了三次机会让我们的程序不会崩溃，也就是下面要提到的动态方法解析和消息转发(消息重定向，消息转发)
* 动态方法解析
resolveInstanceMethod或者resolveClassMethod给你提供一次添加方法实现的机会
下面例子，在student类中有一个没有实现的write方法，但是没有实现，如果我们掉用它，会因为找不到实现程序崩溃，有下面的挽救措施

//在这个c语言函数添加方法的实现
void test(){
    NSLog(@"我是动态添加的方法");
}
//然后实现这个方法，当这个方法返回no时或者没有实现时会进入消息转发
+(BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel{
    if (sel == @selector(write)) {
        class_addMethod([self class], sel, (IMP)test, "v@:");
    }
    return [super resolveInstanceMethod:sel];
}

如你添加了函数实现并且返回了yes，那么就会调用。不会进入下面的消息转发，否则进入下面的消息转发

• 消息转发

消息转发分为两步，一次是消息的重定向，返回一个实现了该方法的对象，还有一次是真正的转发，是把这个函数的参数及相关信息打包成一个对象，把他发送给另外一个类，让他去处理（PS：消息重定向是返回一个提供了实现的对象，消息转发是将方法参数打包到一个对象里面，然后把这个对象发送出去）。

1. 消息重定向：需要实现这个函数- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector，通过这个函数返回一个实现了该方法的对象。如果返回了self或者no的时候，就会进入消息转发，否则不会

定义一个新类，里面添加一个和student中未实现的方法同名的方法，而且这个方法有实现，假设叫testStudent，然后在student中实现下面的方法

//该方法返回一个添加了方法实现的对象，
-(id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector{
    if (aSelector == @selector(write)) {
    //studentTest类中这个方法有实现
        StudentTest *test = [[StudentTest alloc]init];
        return test;
    }
    return [super forwardingTargetForSelector:aSelector];
}

1. 消息转发：需要实现两个方法
   methodSignatureForSelector：返回一个NSInvocation*的对象，将方法的参数返回值封装在里面。
   - (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation，将该对象发送给一个提供了方法实现的对象。
   和上面的消息重定向一样，只不过student中要实现的方法有了差别

//这个方法返回一个NSInvocation*的对象，里面打包了有关于这个未实现方法的信息
-(NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector{
    NSString*sel = NSStringFromSelector(aSelector);
    if ([sel isEqualToString:@"write"]) {
        return [NSMethodSignature signatureWithObjCTypes:"v@:"];
    }
    return [super methodSignatureForSelector:aSelector];
}

-(void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation{
    SEL selector = [anInvocation selector];
    StudentTest *test = [[StudentTest alloc]init];
    if ([test respondsToSelector:selector]) {
        [anInvocation invokeWithTarget:test];
    }
}

总结一下

发送一个消息：底部会转成objc_msgSend函数，这个函数除了方法的参数之外还有两个隐藏的参数self和_cmd，接下来就会按照下面的流程去调用这个函数

1. 根据isa指针找到对象所属的类或者类所属的元类
2. 先去类或者元类的cache列表中根据SEL去找这个方法。
3. 没有找到，去method方法列表中找
4. 还是没有找到，就去父类中找
5. 找到了，根据SEL找到对应的IMP，调用这个函数
6. 没有找到，进入动态方法解析或者消息转发。

动态方法解析：

runtime提供的第一次实现这个方法的机会，要实现resolveInstanceMethod/resolveClassMethod方法，给未实现的方法在运行时添加实现，返回no/不实现，进入消息转发。

消息转发一：消息重定向

消息重定向：返回一个实现了该方法的对象，要实现-(id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector函数，如果返会nil/self，则进入下面的消息转发二

消息转发二：消息转发

将未实现方法的相关信息打包成一个NSInvocation对象，然后交给一个类去实现。需要实现-(NSMethodSignature )methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector和-(void)forwardInvocation:(NSInvocation )anInvocation方法

疑问？为什不直接找IMP而要通过SEL这个中间人呢？

SEL只是方法的编号，真是的实现是通过IMP来查找的，SEL和IMP之间是一一映射的关系，通过SEL我们可以改变他的IMP，然后让一个方法在不同的情况下有不同的实现，例如实现方法的交换，有时候我们需要给系统的方法添加一些自己的东西
1：可以通过一个子类继承于系统类，然后重写那个类的方法
2：通过分类，但是会覆盖系统的方法
3：写一个自己的方法，通过runtime在load方法中交换系统方法和自己的方法的实现
下面主要针对第三种例子举例：
第一步首先为我们要动手脚的系统方法类添加一个分类，
假设我们要为imageNamed添加一个判断nil的功能，先要为他添加一个分类，然后给系统的imageNamed方法添加前缀，明明一个自己的方法，如下
分类的h文件

分类的m文件，对于这里乍一看可能像递归，其实在第一次调用的系统的imageNamed方法时调用的是my_imageNamed方法，当第调用的my_imageNamed方法时其实在调用系统的imageNamed方法

交换

至于为什么要在load方法中写，我会在别的博客中提到。