在上一篇OC底层原理08 - objc_msgSend流程之快速查找文章中，我们分析了快速查找流程，如果快速查不到，则需要进入慢速查找流程，以下是慢速查找的分析过程

objc_msgSend 慢速查找流程分析

慢速查找-汇编部分

在快速查找流程中，如果缓存中没有找到方法实现，无论是走到CheckMiss还是JumpMiss，最终都会走到__objc_msgSend_uncached汇编函数

• 在objc-msg-arm64.s文件中查找__objc_msgSend_uncached的汇编实现，其中的核心是MethodTableLookup（即查询方法列表），其源码如下

    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
    TailCallFunctionPointer x17

    END_ENTRY __objc_msgSend_uncached

• 搜索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

    // 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

验证
通过汇编调试进行验证，流程如下

• 在main中，在[person instanceMethod1]方法调用处加一个断点，并且开启汇编调试 【Debug -- Debug worlflow -- 勾选Always show Disassembly】，运行程序
  image.png
• 按住control + stepinto，进入objc_msgSend的汇编
  image.png
• 在_objc_msgSend_uncached加一个断点，继续执行，然后按住control + stepinto，进入汇编
  image.png
  从上可以看出最后走到的就是lookUpImpOrForward

慢速查找-C/C++部分

• 根据汇编部分的提示，全局续搜索lookUpImpOrForward，最后在objc-runtime-new.mm文件中找到了源码实现，这是一个C实现的函数

IMP lookUpImpOrForward(id inst, SEL sel, Class cls, int behavior)
{
    // 定义消息转发
    const IMP forward_imp = (IMP)_objc_msgForward_impcache;
    IMP imp = nil;
    Class curClass;

    runtimeLock.assertUnlocked();

    // 再次执行快速查找，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，该方法此时已经缓存
    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
    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;

    
    for (unsigned attempts = unreasonableClassCount();;) {
        // 在当前类的方法列表查找（采用二分查找），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;
        }
        // 代表当前类没有找到，将 当前类 设置为 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.");
        }

        // 从父类缓存里面查找 如果未找到此时不会进入慢速查找
        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;
}

其整体的慢速查找流程如图所示 image.png

主要流程如下

1. cache缓存中进行查找，即快速查找，找到则直接返回imp，反之，则进入step2
2. 判断cls
   2.1 判断类是否已知，如果不是，则报错
   2.2 判断类是否实现，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
   2.3 判断类是否初始化，如果没有，则初始化
3. for循环，按照类继承链或者元类继承链的顺序查找
   3.1 当前cls的方法列表中使用二分查找算法进行方法查找，如果找到，则进入cache写入流程（OC底层原理07 - objc_class 中 cache 原理分析），并返回imp，如果没有找到，则返回nil，并继续
   3.2 当前cls被赋值为父类，如果父类等于nil，则imp = 消息转发，跳出循环，执行step4
   3.3 如果父类链中存在循环，则报错，终止循环
   3.4 父类缓存中查找方法
   • 如果未找到，即imp = 0x0，继续循环查找，执行step3
   • 如果找到，判断imp == forward_imp，相等执行step4，否则返回imp，并执行cache写入流程
4. 判断是否执行过动态方法解析
   • 如果没有，执行动态方法解析
   • 如果执行过一次动态方法解析，则走到消息转发流程

getMethodNoSuper_nolock方法：二分查找方法列表

查找方法列表的流程如下所示

image.png 核心方法findMethodInSortedMethodList源码如下

ALWAYS_INLINE static method_t *
findMethodInSortedMethodList(SEL key, const method_list_t *list)
{
    ASSERT(list);

    const method_t * const first = &list->first;
    const method_t *base = first;
    const method_t *probe;
    uintptr_t keyValue = (uintptr_t)key;
    uint32_t count;
    
    for (count = list->count; count != 0; count >>= 1) {
        probe = base + (count >> 1);
        
        uintptr_t probeValue = (uintptr_t)probe->name;
        
        if (keyValue == probeValue) {
            // `probe` is a match.
            // Rewind looking for the *first* occurrence of this value.
            // This is required for correct category overrides.
            while (probe > first && keyValue == (uintptr_t)probe[-1].name) {
                probe--;
            }
            return (method_t *)probe;
        }
        
        if (keyValue > probeValue) {
            base = probe + 1;
            count--;
        }
    }
    
    return nil;
}

算法原理大致为：从第一次查找开始，每次都取中间位置，与想查找的key的value值作比较

• 如果不相等，首先判断所要查找keyValue和当前值probeValue比较，如果keyValue大于probeValue，将起始位置替换为当前位置，继续二分查找，如果循环至count = 0还是没有找到，则直接返回nil
• 如果相等，则需要往前移一位继续判断是否相等（排除分类方法），如果相等 继续前移，不相等则将当前位置的方法实现返回。

cache_getImp方法：父类缓存查找

cache_getImp方法是通过汇编_cache_getImp实现，传入的$0是GETIMP，流程如下所示

image.png

• 如果父类缓存中找到了方法实现，则跳转至CacheHit即命中，则直接返回imp
• 如果父类缓存中没有找到方法实现，则跳转至CheckMiss或者JumpMiss，通过判断$0跳转至LGetImpMiss，直接返回nil

总结

• 对于对象方法（即实例方法），即在类中查找，其慢速查找的父类链是：类--父类--根类--nil
• 对于类方法，即在元类中查找，其慢速查找的父类链是：元类--根元类--根类--nil
• 如果快速查找、慢速查找也没有找到方法实现，则尝试动态方法决议
• 如果动态方法决议仍然没有找到，则进行消息转发