runtime方法查找流程及消息转发

方法查找

方法查找的流程：缓存查找-->当前类查找-->父类逐级查找

1.缓存 看看缓存中是否有对应的方法实现，如果有，就去调用函数，完成消息传递（缓存查找：给定值SEL,目标是查找对应bucket_t中的IMP，哈希查找）
2.方法列表 如果缓存中没有，会根据当前实例的isa指针查找当前类对象的方法列表，看看是否有同样名称的方法 ，如果找到，就去调用函数，完成消息传递（当前类中查找：对于已排序好的方法列表，采用二分查找，对于没有排序好的列表，采用一般遍历）
3.父类方法列表 如果当前类对象的方法列表没有，就会逐级 父类方法列表中查找，如果找到，就去调用函数，完成消息传递（父类逐级查找：先判断父类是否为nil，为nil则结束，否则就继续进行缓存查找-->当前类查找-->父类逐级查找的流程）
4.如果一直查到根类依然没有查找到，则进入到消息转发流程中，完成消息传递

Runtime消息转发

进行一次发送消息会在相关的类对象中搜索方法列表，如果找不到则会沿着继承树向上一直搜索知道继承树根部（通常为NSObject），如果还是找不到并且消息转发都失败了就回执行doesNotRecognizeSelector:方法报unrecognized selector错。那么消息转发到底是什么呢？接下来将会逐一介绍最后的三次机会。

• 动态方法解析
• 快速转发（找备用接收者去实现 forwardingTargetForSelector）
• 慢速消息转发
  • 1.方法签名 -methodSignatureForSelector:
  • 2.事务的转发-forwardInvacation:

动态方法解析

首先，Objective-C运行时会调用 +resolveInstanceMethod:或者 +resolveClassMethod:，让你有机会提供一个函数实现。如果你添加了函数并返回YES， 那运行时系统就会重新启动一次消息发送的过程。

实现一个动态方法解析的例子如下：

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    // Do any additional setup after loading the view, typically from a nib.
    //执行foo函数
    [self performSelector:@selector(foo:)];
}

+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel {
    if (sel == @selector(foo:)) {//如果是执行foo函数，就动态解析，指定新的IMP
        class_addMethod([self class], sel, (IMP)fooMethod, "v@:");
        return YES;
    }
    return [super resolveInstanceMethod:sel];
}

void fooMethod(id obj, SEL _cmd) {
    NSLog(@"Doing foo");//新的foo函数
}
复制代码

打印结果： 2018-04-01 12:23:35.952670+0800 ocram[87546:23235469] Doing foo

可以看到虽然没有实现foo:这个函数，但是我们通过class_addMethod动态添加fooMethod函数，并执行fooMethod这个函数的IMP。从打印结果看，成功实现了。

如果resolve方法返回 NO ，运行时就会移到下一步：forwardingTargetForSelector。

动态方法决议方法 判断的并不是 返回 YES NO 而是 看当前类及整个继承链向上查找，有没有动态的添加上 sel， 如果整个继承链没有找到的话 那么会进行下面的 快速消息转发

快速转发（备用接收者)

如果目标对象实现了-forwardingTargetForSelector:，Runtime 这时就会调用这个方法，给你把这个消息转发给其他对象的机会。

实现一个备用接收者的例子如下：

#import "ViewController.h"
#import "objc/runtime.h"

@interface Person: NSObject

@end

@implementation Person

- (void)foo {
    NSLog(@"Doing foo");//Person的foo函数
}

@end

@interface ViewController ()

@end

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    // Do any additional setup after loading the view, typically from a nib.
    //执行foo函数
    [self performSelector:@selector(foo)];
}

+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel {
    return YES;//返回YES，进入下一步转发
}

- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector {
    if (aSelector == @selector(foo)) {
        return [Person new];//返回Person对象，让Person对象接收这个消息
    }

    return [super forwardingTargetForSelector:aSelector];
}

@end

打印结果： 2018-04-01 12:45:04.757929+0800 ocram[88023:23260346] Doing foo

可以看到我们通过forwardingTargetForSelector把当前ViewController的方法转发给了Person去执行了。打印结果也证明我们成功实现了转发。

• 以上实现 -forwardingTargetForSelector: 方法直接返回一个处理消息的对象，我们称为消息的快速转发。

forwardingTargetForSelector快速消息转发 指的是 将上面未处理的消息 ，重定向一个 消息接受者，并将未实现的消息 实现（需要一模模一样样）。返回值就是重定向消息者。（如返回了一个消息接受者，但是只声明了 并未实现 ，则同样会进入重定向的·方法决议-消息转发(快 慢)-崩溃） 如果返回nil 或者 返回的还是当前 接受者 直接进入下面方法 判断 及慢速转发流程

慢速转发

如果在上一步还不能处理未知消息，则唯一能做的就是启用完整的消息转发机制了。 首先它会发送-methodSignatureForSelector:消息获得函数的参数和返回值类型。如果-methodSignatureForSelector:返回nil ，Runtime则会发出 -doesNotRecognizeSelector: 消息，程序这时也就挂掉了。如果返回了一个函数签名，Runtime就会创建一个NSInvocation 对象并发送 -forwardInvocation:消息给目标对象。

实现一个完整转发的例子如下：

#import "ViewController.h"
#import "objc/runtime.h"

@interface Person: NSObject

@end

@implementation Person

- (void)foo {
    NSLog(@"Doing foo");//Person的foo函数
}

@end

@interface ViewController ()

@end

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    // Do any additional setup after loading the view, typically from a nib.
    //执行foo函数
    [self performSelector:@selector(foo)];
}

+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel {
    return YES;//返回YES，进入下一步转发
}

- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector {
    return nil;//返回nil，进入下一步转发
}

- (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector {
    if ([NSStringFromSelector(aSelector) isEqualToString:@"foo"]) {
        return [NSMethodSignature signatureWithObjCTypes:"v@:"];//签名，进入forwardInvocation
    }

    return [super methodSignatureForSelector:aSelector];
}

- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation {
    SEL sel = anInvocation.selector;

    Person *p = [Person new];
    if([p respondsToSelector:sel]) {
        [anInvocation invokeWithTarget:p];
    }
    else {
        [self doesNotRecognizeSelector:sel];
    }

}

@end

打印结果： 2018-04-01 13:00:45.423385+0800 ocram[88353:23279961] Doing foo

从打印结果来看，我们实现了完整的转发。通过签名，Runtime生成了一个对象anInvocation，发送给了forwardInvocation，我们在forwardInvocation方法里面让Person对象去执行了foo函数。签名参数v@:怎么解释呢，这里苹果文档Type Encodings有详细的解释。

以上就是Runtime的三次转发流程。

三、总结

当方法查找流程结束后仍没有找到 IMP，runtime 首先进行 动态方法解析，之后再进入快速的消息转发，最后慢速消息转发。

1. 动态方法解析：调用 + resolveInstanceMethod 或 + resolveClassMethod 尝试获取 IMP
2. 没有 IMP，进入快速消息转发，调用 - forwardingTargetForSelector: 尝试获取一个可以处理的对象
3. 仍没有处理，进入慢速转发，调用 - methodSignatureForSelector: 获取到方法签名后，将消息封装为一个invocation 再调用 - forwardInvocation: 进行处理。

可见，当一个方法没有实现时，runtime 给了3次机会让我们进行处理。

下面是动态方法解析和消息转发的流程：

Runtime应用
Runtime简直就是做大型框架的利器。它的应用场景非常多，下面就介绍一些常见的应用场景。

• 关联对象(Objective-C Associated Objects)给分类增加属性
• 方法魔法(Method Swizzling)方法添加和替换和KVO实现
• 消息转发(热更新)解决Bug(JSPatch)
• 实现NSCoding的自动归档和自动解档
• 实现字典和模型的自动转换(MJExtension)

相关

1.[obj foo]和objc_msgSend()函数之间有什么关系？

objc_msgSend()是[obj foo]的具体实现。
在runtime中，objc_msgSend()是一个c函数，
[obj foo]会被翻译成这样的形式objc_msgSend(obj, foo)。

首先，通过obj的isa指针找到它的 class ;
在 class 的 method list 找 foo ;
如果 class 中没到 foo，继续往它的 superclass 中找 ;
一旦找到 foo 这个函数，就去执行它的实现IMP 。

2.runtime是如何通过selector找到对应的IMP地址的？

缓存查找-->当前类查找-->父类逐级查找

3.能否向编译后的类中增加实例变量？

不能。 编译后，该类已经完成了实例变量的布局，不能再增加实例变量。
但可以向动态添加的类中增加实例变量。

参考链接：https://juejin.im/post/5ac0a6116fb9a028de44d717

4.runtime 中，SEL和IMP的区别?

每个类对象都有一个方法列表，方法列表存储方法名、方法实现、参数类型，
SEL是方法名(编号)，IMP指向方法实现的首地址

5.Method Swizzling
换方法的几种实现方式(其实就是把方法实现进行调换)：

• 利用method_exchangeImplementations交换两个方法的实现
• 利用class_replaceMethod替换方法的实现
• 利用method_setImplementation来直接设置某个方法的IMP

Method Swizzling 是一把双刃剑，使用不当也会给项目带来隐患，这里提一些注意事项：

尽量在+load方法中（load可以保证被调用，其他方法都不靠谱），并且用 dispatch_once 来确保交换顺序和线程安全
对于Hook的方法，需要调用原有实现，避免覆盖原有的方法，导致原有的功能缺失
方法命名推荐使用前缀，避免与原方法名字冲突