提醒，阅读本章，需要首先了解上一章节的基础知识。
一、「消息传递」的疑问
面向对象拥有强大的「数据封装」能力，而「消息传递」更是其强大利器之一，那么RunTime是如何实现的呢？
所谓的「消息传递」指的就是「方法的调用」，其中「方法的调用」又可以分为「实例方法」调用 和 「类方法」调用。
其中，「方法的调用」可以分为两个步骤来看，一个根据「方法名」找到「实现」；一个是执行方法的「实现」代码。
例如，定义一个Person类，继承NSObject。
@interface Person : NSObject
- (void)sayHelloWorld;
@end
@implementation ZTwinkleLoadView
- (void)sayHelloWorld {
NSLog(@"HelloWorld!");
}
@end
// 调用实例方法
Person *obj = [[Person alloc] init];
[obj sayHelloWorld]
// 调用类方法
[Person hash]
- 疑问一：调用
[obj sayHelloWorld]实例方法的时候，Runtime是如何找到sayHelloWorld方法的呢？ - 疑问二：调用
[Person hash]类方法的时候，Runtime是如何找到hash方法的呢？
二、「方法」的「查找」过程
「方法调用」的本质：「消息接收者」 找到对应的「方法」SEL 的 「实现」IMP。
这其实就是一个寻找搜索的过程，而在链表寻找，往往都是不那么快，这也是结构体struct objc_class 需要cache的原因。
2.1、「实例方法」的「查找」过程
- 1、「对象实例」 通过
struct objc_object里面的isa指针找到对应的类Class - 2、首先，会在「类」的结构体
struct objc_class中的cache（方法缓存） 的散列表中寻找对应的IMP（方法实现）； - 3、如果缓存中没有找到，会继续在
struct objc_class中的methodLists中查找。如果找到，保存到缓存中，并返回； - 4、如果上一步在 「类」 中没有找到，会通过
struct objc_class中的superClass指针找到其父类，然后在父类中method_list中查找；一直往下，直到基类。 - 5、上面步骤中，一旦找到「方法，SEL」的「实现，IMP」，就会立即缓存，并且执行
objc_msgSend函数，执行「方法」的「实现」。 - 6、假设上面步骤中，都没有找到「方法」的「实现」，消息将会被转发，进入「消息异常捕获逻辑」。
方法的查找过程
2.2、「类方法」的「查找」过程
其查找的过程 和 「实例方法」的「查找」过程 的过程类似，不一样的是寻找的是沿着「元类」的路径。
其大致的过程如下：
- 1、通过「类对象」
struct objc_class的isa指针 找到所属的 「Meta Class（元类）」； - 2、剩下的「类方法」查找过程 和 「类方法」的执行，同实例方法一样。如上所示。
- 3、如果没有查找到，也会进入到「消息异常捕获逻辑」。
2.3、解答疑问：
-
疑问一：调用
[obj sayHelloWorld]实例方法的时候，Runtime是如何找到sayHelloWorld方法的呢？
调用[obj sayHelloWorld]实例方法的时候，obj首先查找缓存cache，找到执行；否则在methodLists链表找到sayHelloWorld方法的实现，然后保存到cache中，然后返回。
如果是调用[obj copy]会在父类NSObject中找到该方法。
如果是调用[obj xxx]未被定义的方法，会进入到异常捕获流程。 -
疑问二：调用
[Person hash]类方法的时候，Runtime是如何找到hash方法的呢？
调用[Person hash]类方法的时候，会先找到Person的「元类」，然后在元类的缓存中找，没找到，在方法列表中找；如果还是没有找到，会通过superClass指针找到父类NSObject，然后重复查找过程，知道找到返回，并且执行。
2.4、若干问题
-
关于「MetaClass，元类」
每一个类都有对应的元类，元类的结构体定义同objc_class一样。「元类」对于开发中来说一般是不可见，也不建议去操作它。 -
一个问题，「元类」的定义同
struct objc_class一样，那么「元类」也有isa指针，它又指向哪里呢？
为了不让这种结构无限延伸下去， Objective-C 的设计者让所有的「元类」的isa指向「基类」（比如 NSObject ）的「元类」。而「基类」的「元类」的isa` 指向自己。这样就形成了一个的闭环。 -
一个问题，「基类」也有
super_class指针，它又指向哪里呢？
我们知道，子类通过super_class指向父类，依次往下，直到「基类」的super_class指向 nil 。这样就形成了一个的闭环。
OC中类的继承链，也是通过super_class实现的。由于objc_class只有一个superClass指针，因此它也只能支持单继承。
可以推断，如果多继承，那么这个链路就会显得太过于复杂；另一方面，多继承在实际开发中并不常见，而且推荐少用或者不用，或者可以通过其他方式（例如接口）实现设计意图，因此设计者舍弃。
2.5、一张图说明「实例方法」和「类方法」的查找过程
对象和类的isa指针的指向关系
注意图中，实线表示
superClass的查找过程，虚线表示isa指针的查找过程。
三、「方法」的「执行」过程，即objc_msgSend
所有 Objective-C 方法调用在编译时都会转化为对 C 函数 objc_msgSend 的调用。
objc_msgSend函数的定义：id objc_msgSend(id receiver, SEL op, ...)，前面两个参数固定，第一个参数是接收者id，第二个参数方法名SEL，后面的...可变参数列表，传递函数的参数。
objc_msgSend函数的定义和 IMP = id + SEL + ...（即参数列表） 的定义是一模一样的。因此，查找到方法的具体「实现」，找到是IMP执行，具体执行代码的是objc_msgSend函数。
至于objc_msgSend函数的内部代码实现，有兴趣的同学可以深入学习下。深入解构objc_msgSend函数的实现
四、方法找不到的异常处理
现实开发中，经常会遇到一种Crash，就是“unrecognized selector sent to instance ，意思是某个实例或者类找不到某个方法名”，这背后的处理机制如何呢？有没有避免Crash的统一处理机制呢？带着问题，继续往下看。
从上面关于「实例方法」和「类方法」的查找过程中，它们最后都有个异常处理逻辑，就是当方法找不到的时候进入「消息异常捕获逻辑」或者「消息的转发机制」。
4.1、「消息的转发机制」的原理图
这个「消息异常捕获逻辑」内部机制又是怎么样的呢？
OC设计一套异常的处理机制，即「消息的转发机制」，当某个方法名找不到对应的「实现」的时候，给你个机会处理这种异常。这种能力就为我们提供 “方法找不到Crash” 的统一拦截处理方案。
4.2、「消息的转发机制」可以分为三个步骤：
- 1、「消息动态解析」
对应有两个方法捕获，分别是，「类方法」+ (BOOL)resolveClassMethod:(SEL)sel、「实例方法」+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel。
通常的做法是「动态添加一个方法」，并返回 YES 告诉程序已经成功处理消息。如果这两个方法返回 NO ，这个流程会继续往下走。「动态添加方法」一般调用BOOL class_addMethod(Class cls, SEL name, IMP imp, const char *types);函数来实现。
// 重写 resolveInstanceMethod: 添加对象方法实现
+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel {
if (sel == @selector(xxx_unrecognized_func)) {
class_addMethod([self class], sel, (IMP) xxx_unrecognized_func, "v@:");
return YES;
}
return [super resolveInstanceMethod:sel];
}
void xxx_unrecognized_func(id obj, SEL _cmd) {
...
}
上面的例子中，class_addMethod 的特殊参数 v@: 称为 Type Encodings ，其具体说请跳转 传送门
- 2、「消息接收者的重定向」
在第一步的时候，resolveInstanceMethod:没有添加其他函数实现，运行时就会进行下一步，进行「消息接收者的重定向」。对应的方法是：- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector
+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel {
return NO;
- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector {
if (aSelector == @selector(xxx_unrecognized_func)) {
return [[xxx_Class alloc] init];
}
return [super forwardingTargetForSelector:aSelector];
}
-
3、「消息重定向」
如果错过了「消息动态解析」、「消息接收者重定向」两次机会后，NSObject提供最后一次机会「消息重定向」。其大致的过程如下：
a、提供「函数签名」即NSMethodSignature对象，「函数签名」 = 函数的参数 + 返回值类型。Runtime会通过以下方法获取「函数签名」
- (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector
+ (NSMethodSignature *)instanceMethodSignatureForSelector:(SEL)aSelectorb、如果
methodSignatureForSelector:返回合法的NSMethodSignature对象；Runtime会创建 「调用者」即NSInvocation对象，然后并通过forwardInvocation:消息通知当前对象，方法里面指定某个对象来处理某个方法。
对应方法：- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocationc、如果
methodSignatureForSelector:返回nil，则Runtime 系统会发出doesNotRecognizeSelector:消息，程序也就崩溃了。
对应方法：- (void)doesNotRecognizeSelector:(SEL)aSelector;
+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel {
return NO;
}
- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector {
return nil;
}
- (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector {
if ([NSStringFromSelector(aSelector) isEqualToString:@"xxx_unrecognized_func"]) {
return [NSMethodSignature signatureWithObjCTypes:"v@:"];
}
return [super methodSignatureForSelector:aSelector];
}
- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation {
SEL sel = anInvocation.selector;
xxx_Class *obj = [[xxx_Class alloc] init];
if([obj respondsToSelector:sel]) {
[anInvocation invokeWithTarget:obj];
} else {
[self doesNotRecognizeSelector:sel];
}
}
4.3、注意
异常解析的方法都被定义在NSObject根类中，由于OC所有的类都是继承来自NSObject，因此所有的类或者类的实例都可以处理异常消息。
4.4、利用NSInvocation实现动态方法调用
即随意指定某个对象，执行某个方法。如下
NSMethodSignature *sign = [UIView.class instanceMethodSignatureForSelector:@selector(setBackgroundColor:)];
NSInvocation *invocation = [NSInvocation invocationWithMethodSignature:sign];
[invocation invokeWithTarget:viewObj_1];
[invocation invokeWithTarget:viewObj_2];
[invocation invokeWithTarget:viewObj_3];
其他
RunTime原理之一：如何让Objective-C支持面向对象的能力呢？
Runtime：消息发送机制、动态方法解析、消息转发机制
iOS 开发：『Runtime』详解（一）基础知识
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