iOS 消息转发机制

（一）对象的消息传递机制 objc_msgSend()

这叫做“给某个对象发送某条消息”。消息有“名称”或“选择子(selector)”之说。消息可以接受参数，而且还可以有返回值。

id returnValue = [someObject messgeName:parameter];

本例中，someObject叫做方法调用者，也叫做接受者（receiver）。messageName:是方法名，也叫做选择子（selector）。选择子与参数合起来叫做”消息“（message）。在运行时，编译器会把上面这个格式的方法调用转化为一条标准的C语言函数调用，该函数就是鼎鼎有名的objc_msgSend()，该函数是消息objc里在运行时传递机制中的核心函数，其原型如下：

void objc_msgSend(id self, SEL cmd, ...)
多个参数按照顺序排列

根据原型转换后：

id returnValue = objc_msgSend(someObject,  @selector(messageName:), parameter)

执行这条语句的时候，向一个对象发送消息时，首先会在对象类的cache,method list以及父类对象的cache,method list依次查找SEL对应的IMP
（cache文末有解释-方法缓存）

如果没有找到，并且实现了动态方法决议机制就会决议。如果没有实现动态决议机制或者决议失败且实现了消息转发机制。就会进入消息转发流程。否则程序Crash.

消息具体传递流程:

objc_msgSend()函数会依据接受者（调用方法的对象）的类型和选择子（方法名）来调用适当的方法。

• 接收者会根据isa指针找到接收者自己所属的类，然后在所属类的”方法列表“（method list）中从上向下遍历。如果能找到与选择子名称相符的方法，就根据IMP指针跳转到方法的实现代码，调用这个方法的实现。
• 如果找不到与选择子名称相符的方法，接收者会根据所属类的superClass指针，沿着类的继承体系继续向上查找（向父类查找），如果能找到与名称相符的方法，就根据IMP指针跳转到方法的实现代码，调用这个方法的实现。
• 如果在继承体系中还是找不到与选择子相符的方法，此时就会执行”消息转发（message forwarding）“操作。

（二）消息转发流程

消息转发分为两个阶段。第一阶段叫做“动态方法解析（dynamic method resolution）”，或者叫“动态方法决议”。第二阶段涉及到“完整的消息转发机制（full forwarding mechanism）”，或者叫“完整的消息转发原理”。

• 动态方法决议

字面上我的理解是：消息在发送过程中进行判断到底这消息该由谁接收

一：询问是否有动态添加方法来进行处理
Objective C 提供了一种名为动态方法决议的手段，使得我们可以在运行时动态地为一个 selector 提供实现。我们只要实现

+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)selector;
+ (BOOL)resolveClassMethod:(SEL)selector;**

具体代码：

//People.m
void speak(id self, SEL _cmd){
    NSLog(@"Now I can speak.");
}
+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel {
    NSLog(@"resolveInstanceMethod:  %@", NSStringFromSelector(sel));
    if (sel == @selector(speak)) {
        class_addMethod([self class], sel, (IMP)speak, "V@:");
        return YES;
    }
    return [super resolveInstanceMethod:sel];
}

+ (BOOL)resolveClassMethod:(SEL)name  
{  
    NSLog(@" >> Class resolving %@", NSStringFromSelector(name));  
      
    return [super resolveClassMethod:name];  
}

• 完整的消息转发

完整的消息转发又分为两个阶段，第一阶段称为备援接受者（replacement receiver），第二阶段才是启动完整的消息转发机制。

1.备援接收者

询问别人是否可以帮助实现一下

 (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)selector;

具体代码：

- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector {
    NSLog(@"forwardingTargetForSelector:  %@", NSStringFromSelector(aSelector));
    Bird *bird = [[Bird alloc] init];
    if ([bird respondsToSelector:aSelector]) {
        return bird;
    }
    return [super forwardingTargetForSelector: aSelector];
}
// Bird.m
- (void)fly {
    NSLog(@"I am a bird, I can fly.");
}

方法参数代表未知的选择子，返回值为备援接受者，若当前接受者能找到备援接受者，就直接返回，这个未知的选择子将会交由备援接受者处理。如果找不到备援接受者，就返回nil，此时就会启用“完整的消息转发机制”。

2.完整的消息转发

- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)invocation;

核心实现代码：

- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation {
    NSLog(@"forwardInvocation: %@", NSStringFromSelector([anInvocation selector]));
    if ([anInvocation selector] == @selector(code)) {
       Monkey *monkey = [[Monkey alloc] init];
        [anInvocation invokeWithTarget:monkey];
    }   
}

- (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector {
    NSLog(@"method signature for selector: %@", NSStringFromSelector(aSelector));
    if (aSelector == @selector(code)) {
        return [NSMethodSignature signatureWithObjCTypes:"V@:@"];
    }
    return [super methodSignatureForSelector:aSelector];
}

看完核心代码还觉得慌，一脸雾水，具体怎么用呢？代码怎么写？写在哪里？一切都准备在后面，不要慌，继续往下看，待着疑问看下去

实现此方法时，如果发现调用操作不应该由本类处理，则需要沿着继承体系，调用父类的同名方法，这样一来，继承体系中的每个类都有机会处理这个调用请求，直至rootClass，也就是NSObject类。如果最后调用了NSObject的类方法，那么该方法还会继而调用”doesNotRecognizeSelector:“以抛出异常，此异常表明选择子最终也未能得到处理。消息转发到此结束。

最后消息未能处理的时候，还会调用到

- (void)doesNotRecognizeSelector:(SEL)aSelector

我们也可以在这个方法中做些文章，避免掉crash，但是只建议在线上环境的时候做处理，实际开发过程中还要把异常抛出来。

完整消息转发实例代码：

代码例子：

viewController中创建TestModel

    TestModel * model = [[TestModel alloc]init];
    [model testMethod];


TestModel.h

   -(void)testMethod;

TestModel.m

   -(NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector
    {
      if (aSelector == @selector(testMethod))
      {
        return [NSMethodSignature signatureWithObjCTypes:"v@:"];
       }
      return nil;
  }

-(void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation
 {
    if (anInvocation.selector == @selector(testMethod))
    {
        TestModelHelper1 *h1 = [[TestModelHelper1 alloc] init];
        TestModelHelper2 *h2 = [[TestModelHelper2 alloc] init];
        [anInvocation invokeWithTarget:h1];
        [anInvocation invokeWithTarget:h2];
    }
 }



@implementation TestModelHelper1
-(void)testMethod
{
    NSLog(@"i am TestModelHelper1");
}
@end



@implementation TestModelHelper2
-(void)testMethod
{
    NSLog(@"i am TestModelHelper2");
}
@end

运行可看到消息转发日志

ps:方法缓存

通篇下来，发现调用一个方法并不像我们想的那么简单，更不像我们写的那么简单，一个方法的执行其实底层需要很多步骤。正因如此，objc_msgSend()会将调用过且匹配到的方法缓存在”快速映射表（fast map）“中，快速映射表就是方法的缓存表。每个类都有这样一个缓存。所以，即便子类实例从父类的方法列表中取过了某个对象方法，那么子类的方法缓存表中也会缓存父类的这个方法，下次调用这个方法，会优先去当前类（对象所属的类）的方法缓存表中查找这个方法，这样的好处是显而易见的，减少了漫长的方法查找过程，使得方法的调用更快。同样，如果父类实例对象调用了同样的方法，也会在父类的方法缓存表中缓存这个方法。

同理，如果用一个子类对象调用某个类方法，也会在子类的metaclass里缓存一份。而当用一个父类对象去调用那个类方法的时候，也会在父类的metaclass里缓存一份。