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objc_msgSend流程分析:慢速查找

objc_msgSend流程分析:慢速查找

作者: CrazySnow | 来源:发表于2020-09-27 09:09 被阅读0次

    objc_msgSend 慢速查找流程分析

    接着上文的快速查找失败后,会通过__objc_msgSend_uncached汇编函数,在本类及父类中查找方法列表。
    MethodTableLookup源码:

    STATIC_ENTRY __objc_msgSend_uncached
    UNWIND __objc_msgSend_uncached, FrameWithNoSaves
    
    // THIS IS NOT A CALLABLE C FUNCTION
    // Out-of-band p16 is the class to search
        
    MethodTableLookup // 开始查询方法列表
    TailCallFunctionPointer x17
    
    END_ENTRY __objc_msgSend_uncached
    

    MethodTableLookup的汇编实现,其中的核心是_lookUpImpOrForward,汇编源码实现如下

    .macro MethodTableLookup
        
        // push frame
        SignLR
        stp fp, lr, [sp, #-16]!
        mov fp, sp
    
        // save parameter registers: x0..x8, q0..q7
        sub sp, sp, #(10*8 + 8*16)
        stp q0, q1, [sp, #(0*16)]
        stp q2, q3, [sp, #(2*16)]
        stp q4, q5, [sp, #(4*16)]
        stp q6, q7, [sp, #(6*16)]
        stp x0, x1, [sp, #(8*16+0*8)]
        stp x2, x3, [sp, #(8*16+2*8)]
        stp x4, x5, [sp, #(8*16+4*8)]
        stp x6, x7, [sp, #(8*16+6*8)]
        str x8,     [sp, #(8*16+8*8)]
    
        // lookUpImpOrForward(obj, sel, cls, LOOKUP_INITIALIZE | LOOKUP_RESOLVER)
        // receiver and selector already in x0 and x1
        mov x2, x16
        mov x3, #3
        bl  _lookUpImpOrForward //核心源码
    
        // IMP in x0
        mov x17, x0
        
        // restore registers and return
        ldp q0, q1, [sp, #(0*16)]
        ldp q2, q3, [sp, #(2*16)]
        ldp q4, q5, [sp, #(4*16)]
        ldp q6, q7, [sp, #(6*16)]
        ldp x0, x1, [sp, #(8*16+0*8)]
        ldp x2, x3, [sp, #(8*16+2*8)]
        ldp x4, x5, [sp, #(8*16+4*8)]
        ldp x6, x7, [sp, #(8*16+6*8)]
        ldr x8,     [sp, #(8*16+8*8)]
    
        mov sp, fp
        ldp fp, lr, [sp], #16
        AuthenticateLR
    
    .endmacro
    

    objc-runtime-new.mm文件中找到了_lookUpImpOrForward源码实现,这是一个c实现的函数

    IMP lookUpImpOrForward(id inst, SEL sel, Class cls, int behavior)
    {
        // 定义的消息转发
        const IMP forward_imp = (IMP)_objc_msgForward_impcache; 
        IMP imp = nil;
        Class curClass;
    
        runtimeLock.assertUnlocked();
    
        // 快速查找,如果找到则直接返回imp
        //目的:防止多线程操作时,刚好调用函数,此时缓存进来了
        if (fastpath(behavior & LOOKUP_CACHE)) { 
            imp = cache_getImp(cls, sel);
            if (imp) goto done_nolock;
        }
        
        //加锁,目的是保证读取的线程安全
        runtimeLock.lock();
        
        //判断是否是一个已知的类:判断当前类是否是已经被认可的类,即已经加载的类
        checkIsKnownClass(cls); 
        
        //判断类是否实现,如果没有,需要先实现,此时的目的是为了确定父类链,方法后续的循环
        if (slowpath(!cls->isRealized())) { 
            cls = realizeClassMaybeSwiftAndLeaveLocked(cls, runtimeLock);
        }
    
        //判断类是否初始化,如果没有,需要先初始化
        if (slowpath((behavior & LOOKUP_INITIALIZE) && !cls->isInitialized())) { 
            cls = initializeAndLeaveLocked(cls, inst, runtimeLock);
        }
    
        runtimeLock.assertLocked();
        curClass = cls;
    
        //----查找类的缓存
        
        // unreasonableClassCount -- 表示类的迭代的上限
        //(猜测这里递归的原因是attempts在第一次循环时作了减一操作,然后再次循环时,仍在上限的范围内,所以可以继续递归)
        for (unsigned attempts = unreasonableClassCount();;) { 
            //---当前类方法列表(采用二分查找算法),如果找到,则返回,将方法缓存到cache中
            Method meth = getMethodNoSuper_nolock(curClass, sel);
            if (meth) {
                imp = meth->imp;
                goto done;
            }
            //当前类 = 当前类的父类,并判断父类是否为nil
            if (slowpath((curClass = curClass->superclass) == nil)) {
                //--未找到方法实现,方法解析器也不行,使用转发
                imp = forward_imp;
                break;
            }
    
            // 如果父类链中存在循环,则停止
            if (slowpath(--attempts == 0)) {
                _objc_fatal("Memory corruption in class list.");
            }
    
            // --父类缓存
            imp = cache_getImp(curClass, sel);
            if (slowpath(imp == forward_imp)) { 
                // 如果在父类中找到了forward,则停止查找,且不缓存,首先调用此类的方法解析器
                break;
            }
            if (fastpath(imp)) {
                //如果在父类中,找到了此方法,将其存储到cache中
                goto done;
            }
        }
    
        //没有找到方法实现,尝试一次方法解析
    
        if (slowpath(behavior & LOOKUP_RESOLVER)) {
            //动态方法决议的控制条件,表示流程只走一次
            behavior ^= LOOKUP_RESOLVER; 
            return resolveMethod_locked(inst, sel, cls, behavior);
        }
    
     done:
        //存储到缓存
        log_and_fill_cache(cls, imp, sel, inst, curClass); 
        //解锁
        runtimeLock.unlock();
     done_nolock:
        if (slowpath((behavior & LOOKUP_NIL) && imp == forward_imp)) {
            return nil;
        }
        return imp;
    }
    
    • 快速查找过程中会获取到方法对应的类cls,判断cls

      • 是否是已知类,如果不是,则报错

      • 类是否实现,如果没有,则需要先实现,确定其父类链,此时实例化的目的是为了确定父类链、ro、以及rw等,方法后续数据的读取以及查找的循环

      • 是否初始化,如果没有,则初始化

    • for循环,按照类继承链 或者 元类继承链的顺序查找

      • 当前cls的方法列表中使用二分查找算法查找方法,如果找到,则进入cache写入流程返回imp,如果没有找到,则返回nil

      • 当前cls被赋值为父类,如果父类等于nil,则imp = 消息转发,并终止递归,进入

      • 如果父类链中存在循环,则报错,终止循环

      • 父类缓存中查找方法

        • 如果未找到,则直接返回nil,继续循环查找

        • 如果找到,则直接返回imp,执行cache写入流程

    • 判断是否执行过动态方法解析

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