iOS Runtime与消息转发机制

Runtime机制

一.runtime的源码部分解读

首先贴上Runtime代码，参照着代码进行runtime的学习

Runtime代码 （使用版本为objc4-646.tar）

这里，我们先了解一下Runtime里面包含了一些什么，这里我参考了一下简书里面的一篇比较不错的文章.已经各大论坛里面详细的文章

当我们调用一个函数的时候，编译器会转化为

objc_msgSend(receiver,message);//假如消息中含有参数，会转化为如下形式:[receiver message:arg...];objc_msgSend(receiver,message,arg1,arg2,...);

1.id到底是什么

那我们首先来了解一下objc_msgSend到底是个什么东西，其实，他本质上是个

id objc_msgSend(id self,SEL op...)

那这里又会给出id的概念

typedef struct objc_object *id;

2.objc_object是什么

struct objc_object {  Class isa OBJC_ISA_AVAILABILITY;};

objc_object含有isa指针，isa指针的作用就是找到对象的所属的类

这里参考简书中提到的isa指针注意的东西，isa指针在代码运行的时候并不总指向实例所属的类，所以不能单单依靠isa来确定类型，可以通过 class方法来确定。因为在KVO实现原理中,isa指针指向的是一个该类（基类）的派生类（补充kvo的实现原理：当你第一次观察某个对象的时候，runtime会创建一个基于该类的派生类，然后将isa指针指向这个派生类，在这个派生类中重写了被观察属性的setter方法，当一个属性的值改变时，在重写的setter 方法里面来实现通知机制，此时的isa指针指向的是派生类而不是基类）

3.Class类型是什么

struct objc_class {    Class isa  OBJC_ISA_AVAILABILITY;#if !__OBJC2__    Class super_class                                        OBJC2_UNAVAILABLE;    const char *name                                         OBJC2_UNAVAILABLE;    long version                                             OBJC2_UNAVAILABLE;    long info                                                OBJC2_UNAVAILABLE;    long instance_size                                       OBJC2_UNAVAILABLE;    struct objc_ivar_list *ivars                             OBJC2_UNAVAILABLE;    struct objc_method_list **methodLists                    OBJC2_UNAVAILABLE;    struct objc_cache *cache                                 OBJC2_UNAVAILABLE;    struct objc_protocol_list *protocols                     OBJC2_UNAVAILABLE;#endif} OBJC2_UNAVAILABLE;

它里面还有一个isa指针，这里因为Objective-C本身也是对象，为了区别对象和类，Objc创建了Meta Class的东西，类对象所属的类叫做元类。

我们熟悉的类方法，就来自于元类，可以理解为类方法就是类对象的实例方法，每一个类只有一个类对象，每一个类对象只有一个类，当发出一个[NSObject new]的消息时，事实上是把这个类发送给了类对象，这个类对象是元类的一个实例，而这个元类也是一个根元类(root meta class)，所有的元类最终都指向根元类为自身的父类。所有的元类的方法列表中都有能够响应消息的方法，所以当[NSObject new]消息发送给类对象的时候，objc_msgSend就会去方法列表中找到相应的方法，找到了就去响应

4.Cache是什么

Cache为方法调用的性能进行优化，也就是在方法调用的时候会首先从这个缓存列表中找，如果找到就执行，没有找到就通过isa指针在类的方法列表中寻找，找到之后执行并把这个方法添加到缓存列表里，以供下一次调用，当下一次调用的时候直接从缓存列表中找，这样提高了性能，不用通过isa指针去查找。  

它有指向超类的super_class指针.其中Objc_ivar_list是成员变量objc_ivar列表; objc_method_list是objc_method方法列表

其中的属性具体这里不做介绍了

二.消息转发机制

1.过程

其实，但我们在消息转发的过程中，我们需要经历以下几个步骤

（1）检测selector是否执行，比如有了垃圾回收机制就不需要retain和release等方法选择器

（2）检测targer是否为nil，如果为nil,便忽略

  (3)  上面都执行成功了，就开始查找这个方法实现的IMP，先从Cache中查找，如果找到了就执行

  (4)  如果找不到了，就在类方法列表中查找

（5）如果在类的方法列表中找不到就去父类的方法列表，一直找到NSObject为止

（6）如果找不到，就开始进行动态解析

首先，如果要了解Runtime机制，我们不得不先说一下iOS的消息转发机制，来看下面的这一段代码

- (void)testMessageSend {    UILabel *label = [[UILabel alloc] initWithFrame:self.view.bounds];    label.backgroundColor = [UIColor redColor];    [self.view addSubview:label];        [self performSelector:@selector(setTextColor:) withObject:nil afterDelay:1];}

我们写这么一个测试方法 因为是在控制器下调用，而控制器肯定不会有setTextColor这个方法，所以，正常情况下，运行该方法后，肯定会导致系统奔溃，我们来看一下奔溃日志

[ViewController setTextColor:]: unrecognized selector sent to instance 0x7fdd1a508040'

打印错误的结果，很显然，没有找到该方法

原因是因为消息发送给了不能处理它的对象，然而有时我们并不希望出现这种奔溃的现象，那么它在这一系列工程中发生了一下什么，如何使其不奔溃呢

首先，编译器将代码[self setTextColor ] 转化为objc_msgSend(obj,@selector(setTextColor)); 在objc_msgSend函数中，首先通过obj的isa指针找到obj对应的class.在Class中先去cache中通过SEL查找对象函数method，若cache中为找到到，再去methodList中查找，若methodlist中未找到，则去superClass中查找。若能找到，则将method加入到cache中，方便下次查找，并通过method中的函数指针跳转到对应的函数中去执行。

当在当前类和父类中都找不到对应的方法实现时，则

1.首先对象在收到无法解读的消息后，首先将调用其所属的下列类方法

+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel

参数为SEL类型的对象，是一个方法选择器，返回值为BOOL类型，表示这个类是否能新增一个实例来处理选择器的方法。继续往下执行级之前，本类有机会新增一个处理此选择器的方法。加入尚未实现的方法不是实例方法而是类方法，那么运行期系统就会调用下一个方法

+ (BOOL)resolveClassMethod:(SEL)sel

如果不想让程序cash掉，那么我们把要实现的代码写好，等着运行的时候动态的插在类里面就可以了。此方案一般用来实现@dynamic属性

2.如果在这里没有得到处理，那么接收者还有第二次机会能处理位置的方法，这一步中，运行期系统会问它：能不能把这条消息转给其他接收者来处理，对应所执行的方法如下

- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector

方法的参数表示未知的选择子，若当前接收者能找到被援对象，则将其返回，若找不到就返回nil。在一个对象内部，可能还有一系列其他的对象，该对象可经由此方法能够处理某选择字的相关内部返回，这样，在外界看来，好像是对象亲自处理了这些消息似得。

3.最后的不久措施，系统唯一能做的就是启用完整的消息转发机制了。首先创建NSInvocation对象，把与尚未处理的那条消息有关的全部细节都封于其中。在出发NSInvocation对象时，“消息派发系统”将亲自出马，把消息指派给目标对象，方法如下

-(void)forwardInvocation:(NSInvocation *)invocation

这个方法实现很简单：只需改变调用目标，使消息在新目标上得以调用即可。然而这样实现出来的方法与"备援接收者"方案实现的法等效，所以很少有人采用这么简单的实现放啊是。

如果在这几步里面做任何操作，那么将会奔溃

参考文章：http://www.jianshu.com/p/ea1743715609