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理解消息转发机制 && objc_msgSend

理解消息转发机制 && objc_msgSend

作者: lionsom_lin | 来源:发表于2018-01-11 10:38 被阅读5次

Effective Objective-C Notes:理解消息传递机制

还需要结合我之前的文章《Runtime消息传递总结》

一、objec_msgSend 函数

Objective-C 的方法调用通常都是下面这种形式

id returnValue = [someObject messageName:parameter];

这种方法调用其实就是消息传递,编译器看到这条消息会转换成一条标准的 C 语言函数调用

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

用消息传递的话来解释就是:向 someObject 对象发送了一个名叫 messageName 的消息,这个消息携带了一个叫 parameter 的参数。这里用到了一个 objc_msgSend 函数,其函数原型如下

void objc_msgSend(id self, SEL cmd, ...);

这是一个可变参数的函数,第一个参数代表消息接收者,第二个代表 SEL 类型,后面的参数就是消息传递中使用的参数。

那么什么是 SEL 呢?SEL 就是代码在编译时,编译器根据方法签名来生成的一个唯一 ID。此 ID 可以用以区分不同的方法,只要 ID 一致,即看成同一个方法,ID 不同,即为不同的方法。

当进行消息传递,对象在响应消息时,是通过 SEL 在 methodlist 中查找函数指针 IMP,找到后直接通过指针调用函数,这其实就是前文介绍的 动态绑定。若是找到对应函数就跳转到实现代码,若找不到,就沿着继承链往上查找,直到找到相应的实现代码为止。若最终还是没找到实现代码,说明当前对象无法响应此消息,接下来就会执行 消息转发 操作,以试图找到一个能响应此消息的对象。

// 获取 SEL 
SEL sel = @selector(methodName);
// 获取 IMP
IMP imp = methodForSelector(sel);

二、消息转发

消息转发并不神奇,我们其实早已接触过,只是不知道而已

1.  `-[__NSCFNumber lowercaseString]:unrecognized selector sent to instance 0x87`
2.  `***  Terminating app due to uncaught exception 'NSInvalidArgumentException', reason:'-[NSCFNumber lowercaseString]:unrecognized selector sent to instance 0x87'`

这段异常代码就是由 NSObject 的 doesNotRecognizeSelector: 方法所抛出的,异常表明:消息的接收者类型为 __NSCFNumber,无法响应 lowercaseString 消息,从而转发给 NSObject 处理。

消息转发分为三大阶段

  • 第一阶段先征询消息接收者所属的类,看其是否能动态添加方法,以处理当前这个无法响应的 selector,这叫做 动态方法解析(dynamic method resolution)。如果运行期系统(runtime system) 第一阶段执行结束,接收者就无法再以动态新增方法的手段来响应消息,进入第二阶段。
  • 第二阶段看看有没有其他对象(备援接收者,replacement receiver)能处理此消息。如果有,运行期系统会把消息转发给那个对象,转发过程结束;如果没有,则启动完整的消息转发机制。
  • 第三阶段 完整的消息转发机制。运行期系统会把与消息有关的全部细节都封装到 NSInvocation 对象中,再给接收者最后一次机会,令其设法解决当前还未处理的消息。

动态方法解析

对象在收到无法响应的消息后,会调用其所属类的下列方法

1.  `/**`
2.  `*  如果尚未实现的方法是实例方法,则调用此函数`
3.  `*`
4.  `*  @param selector 未处理的方法`
5.  `*`
6.  `*  @return 返回布尔值,表示是否能新增实例方法用以处理selector`
7.  `*/`
8.  `+  (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)selector;`

10.  `/**`
11.  `*  如果尚未实现的方法是类方法,则调用此函数`
12.  `*`
13.  `*  @param selector 未处理的方法`
14.  `*`
15.  `*  @return 返回布尔值,表示是否能新增类方法用以处理selector`
16.  `*/`
17.  `+  (BOOL)resolveClassMethod:(SEL)selector;`

方法返回布尔类型,表示是否能新增一个方法来处理 selector,此方案通常用来实现 @dynamic 属性。

1.  `/************** 使用 resolveInstanceMethod 实现 @dynamic 属性 **************/`

3.  `id autoDictionaryGetter(id self, SEL _cmd);`
4.  `void autoDictionarySetter(id self, SEL _cmd, id value);`

6.  `+  (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)selector`
7.  `{`
8.  `NSString  *selectorString =  NSStringFromSelector(selector);`
9.  `if  (/* selector is from a @dynamic property */)`
10.  `{`
11.  `if  ([selectorString hasPrefix:@"set"])`
12.  `{`
13.  `// 添加 setter 方法`
14.  `class_addMethod(self, selector,  (IMP)autoDictionarySetter,  "v@:@");`
15.  `}`
16.  `else`
17.  `{`
18.  `// 添加 getter 方法`
19.  `class_addMethod(self, selector,  (IMP)autoDictionaryGetter,  "@@:");`
20.  `}`

22.  `return YES;`
23.  `}`

25.  `return  [super resolveInstanceMethod:selector];`
26.  `}`

备援接收者

如果无法 动态解析方法,运行期系统就会询问是否能将消息转给其他接收者来处理,对应的方法为

1.  `/**`
2.  `*  此方法询问是否能将消息转给其他接收者来处理`
3.  `*`
4.  `*  @param aSelector 未处理的方法`
5.  `*`
6.  `*  @return 如果当前接收者能找到备援对象,就将其返回;否则返回nil;`
7.  `*/`
8.  `-  (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector;`

在对象内部,可能还有其他对象,该对象可通过此方法将能够处理 selector 的相关内部对象返回,在外界看来,就好像是该对象自己处理的似得。

完整的消息转发机制

如果前面两步都无法处理消息,就会启动完整的消息转发机制。首先创建 NSInvocation 对象,把尚未处理的那条消息有关的全部细节装在里面,在触发 NSInvocation 对象时,消息派发系统(message-dispatch system)将会把消息指派给目标对象。对应的方法为

1.  `/**`
2.  `*  消息派发系统通过此方法,将消息派发给目标对象`
3.  `*`
4.  `*  @param anInvocation 之前创建的NSInvocation实例对象,用于装载有关消息的所有内容`
5.  `*/`
6.  `-  (void)forwardInvocation:(NSInvocation  *)anInvocation;`

这个方法可以实现的很简单,通过改变调用的目标对象,使得消息在新目标对象上得以调用即可。然而这样实现的效果与 备援接收者 差不多,所以很少人会这么做。更加有用的实现方式为:在触发消息前,先以某种方式改变消息内容,比如追加另一个参数、修改 selector 等等。

总结

消息转发的全部流程可以用这张图概括

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