Runtime Message Forwarding

原文出自：标哥的技术博客

前言

本篇文章是研究消息转发的机制，苹果的消息转发机制就像一条链，消息传送链越长则消耗也越大，最好是在第一级就可以直接发送消息。

我们必须要先了解objc_msgSend函数调用的检测过程：

1. 第一步：检测这个selector是不是要忽略的。
2. 第二步：检测这个target是不是nil对象。nil对象执行任何一个方法不会Crash是因为会被忽略掉。
3. 第三步：查找这个类的IMP，也就是方法实现。先从方法缓存列表cache中查找，若找到则跳到对应的函数去执行；若找不到，则查找方法分发表。如果分发表找不到就到父类的分发表去找，直到找到或者查找到NSObject根类为止。
4. 第四步：前三步都找不到，则开始进入动态方法解析了

动态解析

我们用一张图讲解动态解析的流程（图片源自网络）：

其流程是这样的：

1. 第一步：+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel实现方法，指定是否动态添加方法。若返回NO，则进入下一步，若返回YES，则通过class_addMethod函数动态地添加方法，消息得到处理，此流程完毕。
2. 第二步：在第一步返回的是NO时，就会进入- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector方法，这是运行时给我们的第二次机会，用于指定哪个对象响应这个selector。不能指定为self。若返回nil，表示没有响应者，则会进入第三步。若返回某个对象，则会调用该对象的方法。
3. 第三步：若第二步返回的是nil，则我们首先要通过- (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector指定方法签名，若返回nil，则表示不处理。若返回方法签名，则会进入下一步。
4. 第四步：当第三步返回方法方法签名后，就会调用- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation方法，我们可以通过anInvocation对象做很多处理，比如修改实现方法，修改响应对象等
5. 第五步：若没有实现- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation方法，那么会进入- (void)doesNotRecognizeSelector:(SEL)aSelector方法。若我们没有实现这个方法，那么就会crash，然后提示打不到响应的方法。到此，动态解析的流程就结束了。

验证动态解析

这里提供了三个小例子，验证解析流程。

1. 第一个例子：提供声明，但是不提供方法实现。验证当找不到方法的实现时，动态添加方法。
2. 第二个例子：不提供声明，将调用对象修改成其它类实例。验证修改处理消息的对象。
3. 第三个例子：不提供声明，不修改调用对象，但是修改调用的方法

例子一

我们先声明一个HYBDog类，提供一个eat方法，但是我们只提供声明，却不实现这个方法。

声明HYBDog类

@interface HYBDog : NSObject// 我们只声明，而不实现- (void)eat;@end

实现HYBDog类

我们不实现实例方法-eat，而是添加了一个C语言的eat方法，注意这个eat方法不是HYBDog的实例方法。然后我们看一下实现如下：

#import "HYBDog.h"#import <objc/runtime.h>@implementation HYBDog// 第一步：实现此方法，在调用对象的某方法找不到时，会先调用此方法，允许// 我们动态添加方法实现+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel {  // 我们这里没有给dog声明有eat方法，因此，我们可以动态添加eat方法  if ([NSStringFromSelector(sel) isEqualToString:@"eat"]) {    class_addMethod(self, sel, (IMP)eat, "v@:");    return YES;  }  return [super resolveInstanceMethod:sel];}// 这个方法是我们动态添加的哦//void eat(id self, SEL cmd) {  NSLog(@"%@ is eating", self);}@end

由于我们没有提供HYBDog实例方法-eat，因此在调用此方法时，runtime会调用+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel方法，允许我们动态添加方法。当然我们也可以返回NO。若返回NO，就继续往下传递。

我们这里通过class_addMethod动态地添加方法eat，这个eat方法是C函数。为什么这里的void eat(id self, SEL cmd)有两个参数呢？我们什么时候传有参数？这是不是很奇怪呢？其实是这样的，编译器在将函数转换成objc_msgSend函数调用时，都会自动添加上id self, SEL cmd这两个参数，因此我们就可以拿得到。

测试例一

我们如此调用，由于我们声明了-eat方法，因此是可以调用的。但是我们却没有实现它，编译时是没有问题的，因为objective-c在编译时，只是转换成objc_msgSend函数，而对于实现是在链接时才会去调用。

HYBDog *dog = [[HYBDog alloc] init];[dog eat];

其打印结果如下：

<HYBDog: 0x7fdf53f08750> is eating

说明它成功的添加了我们的C语言方法的实现作为-eat方法的实现。到此，例一就圆满验证通过了！

例子二

我们声明一个HYBPig类，但是这个类不声明-eat方法。

声明HYBPig类

@interface HYBPig : NSObject@end

实现HYBPig类

本例子要验证消息处理查找的流程，修改调用-eat方法的对象：

#import "HYBPig.h"#import "HYBDog.h"@implementation HYBPig// 第一步，我们不动态添加方法，返回NO+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel {  return NO;}// 第二步，备选提供响应aSelector的对象，我们不备选，因此设置为nil，就会进入第三步- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector {  return nil;}// 第三步，先返回方法选择器。如果返回nil，则表示无法处理消息- (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector {  if ([NSStringFromSelector(aSelector) isEqualToString:@"eat"]) {    return [NSMethodSignature signatureWithObjCTypes:"v@:"];  }  return [super methodSignatureForSelector:aSelector];}// 第三步，只有返回了方法签名，都会进入这一步，这一步用户调用方法// 改变调用对象等- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation {  // 我们改变调用对象为dog  [anInvocation invokeWithTarget:[[HYBDog alloc] init]];}@end

其实，如果我们调用+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel返回NO，那么我们就没有必要实现它，因为默认就是返回NO。

如果调用- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector返回nil，那么我们也没有必要实现它，因为默认就是返回nil。

但是，对于-methodSignatureForSelector:方法，默认也是返回nil，若不返回某方法签名，那么-forwardInvocation:方法就不会被调用，此时也就崩溃了。

对于-forwardInvocation:方法中，我们修改了调用-eat方法的是实例为HYBDog实例。

测试例二

由于我们没有声明-eat方法，因此不能通过直接调用。但是，我们可以通过performSelector来实现，当然也可以通过objc_msgSend函数实现：

HYBPig *pig = [[HYBPig alloc] init];[pig performSelector:@selector(eat) withObject:nil afterDelay:0];

通过objc_msgSend也可以实现：

((void (*)(id, SEL))objc_msgSend)((id)pig, @selector(eat));

打印结果却是HYBDog，说明我们成功地修改调用对象了：

<HYBDog: 0x7f8d8bf7c510> is eating

例子三

我们这里创建一个HYBCat类来测试，修改调用方法为其它方法。

声明HYBCat类

@interface HYBCat : NSObject@end

实现HYBCat类

@implementation HYBCat// 第一步：在没有找到方法时，会先调用此方法，可用于动态添加方法// 我们不动态添加+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel {  return NO;}// 第二步：上一步返回NO，就会进入这一步，用于指定备选响应此SEL的对象// 千万不能返回self，否则就会死循环// 自己没有实现这个方法才会进入这一流程，因此成为死循环- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector {  return nil;}// 第三步：指定方法签名，若返回nil，则不会进入下一步，而是无法处理消息- (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector {  if ([NSStringFromSelector(aSelector) isEqualToString:@"eat"]) {    return [NSMethodSignature signatureWithObjCTypes:"v@:"];  }  return [super methodSignatureForSelector:aSelector];}// 当我们实现了此方法后，-doesNotRecognizeSelector:不会再被调用// 如果要测试找不到方法，可以注释掉这一个方法- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation {  // 我们还可以改变方法选择器  [anInvocation setSelector:@selector(jump)];  // 改变方法选择器后，还需要指定是哪个对象的方法  [anInvocation invokeWithTarget:self];}- (void)doesNotRecognizeSelector:(SEL)aSelector {  NSLog(@"无法处理消息：%@", NSStringFromSelector(aSelector));}- (void)jump {  NSLog(@"由eat方法改成jump方法");}@end

当我们实现了-doesNotRecognizeSelector:就方法时，就不会因为找不到方法而崩溃了。我们这里将动态地将调用-eat方法修改为-jump方法，同时也要设置这个-jump是哪个对象的。

这里的注释已经说明得很清楚了，就不再细说了！

测试例三

HYBCat *cat = [[HYBCat alloc] init];[cat performSelector:@selector(eat) withObject:nil afterDelay:0];

打印结果为：

由eat方法改成jump方法

说明我们已经成功地动态地修改方法了。

源代码

大家可以到GITHUB下载源代码：https://github.com/CoderJackyHuang/RuntimeDemo

对应于ForwardMessage分组。请随手给个star支持一下吧！

写在最后

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