Objective-C这门语言，众所周知，是对C进行了扩展，具体来说进行了两个方面的扩展，面向对象的特性和smalltalk中的消息传递。而消息传递机制归根结底是建立在Runtime库上。正是这种机制，决定了Objective-C是一门动态语言，而同样是对C扩展的C++，是静态的。Objective-C将很多决定性的操作依靠Runtime在运行时处理，而C++仅仅在编译时就决定了如何处理
消息传递
在我们所熟悉的调用方法背后，最终都是以消息传递的方式进行处理，例如[object method]，从表面上来看，是object调用了method方法，实际上，在运行时，是给object发送了一条method消息，这条消息不一定非要object来处理，也可以转发给其他的对象处理，也可以不进行处理，这些种种操作，都是利用Runtime在运行时处理的。
对于[object method]的调用，编译器会将其编译成一行C语言的函数：
objc_msgSend(object, @selector(method));
消息传递的步骤
了解了消息传递之后，需要进一步知道消息传递的具体步骤：
- 先查看method方法是不是需要被忽略
- 查看object对象是否为nil（Objective-C中允许空对象调用任何方法的原因）
- 查看缓存中是否存在方法，系统把近期发送过的消息记录在其中，苹果认为这样可以提高效率
- 如果缓存中没有命中，那么查找该类的方法表，依次从后往前查找
- 如果没有找到，则进入父类查找
- 如果到了根类还是没有找到的话，那么就进入动态解析
Runtime中的基本类型
以上过程虽然读起来蛮容易理解的，但是我们还得搞清楚Runtime是通过什么进行上述操作的，这时候就需要对Runtime的一些基本类型进行了解，我们可以在objc/objc.h中看到以下这些定义
struct objc_object {
Class isa OBJC_ISA_AVAILABILITY;
};
struct objc_class {
Class isa OBJC_ISA_AVAILABILITY;
#if !__OBJC2__
Class super_class;
const char *name;
long version;
long info;
long instance_size;
struct objc_ivar_list *ivars;
**struct objc_method_list **methodLists**;
**struct objc_cache *cache**;
struct objc_protocol_list *protocols;
#endif
};
struct objc_method_list {
struct objc_method_list *obsolete;
int method_count;
#ifdef __LP64__
int space;
#endif
/* variable length structure */
struct objc_method method_list[1];
};
struct objc_method {
SEL method_name;
char *method_types; /* a string representing argument/return types */
IMP method_imp;
};
不难发现，基本每个结构都是C语言中的结构体，object_object对应着object，object_class对应着对象所属于的类，我们先把目光主要集中在object_class这个结构体上，可以发现几个上述步骤涉及到的东西：
struct objc_class {
Class isa OBJC_ISA_AVAILABILITY;
#if !__OBJC2__
Class super_class; // 父类
const char *name; // 类名
long version;
long info;
long instance_size;
struct objc_ivar_list *ivars;
**struct objc_method_list **methodLists**; // 方法列表
**struct objc_cache *cache**; // 缓存
struct objc_protocol_list *protocols;
#endif
};
再次理解消息传递的步骤
理解了Runtime的基本结构后，我们再次用专业的角度来理解消息传递：
- 查看method方法是否需要被忽略
- 查看object对象是否为nil
- 通过objc_object中的isa指针，找到该object的objc_class，然后查看objc_cache类型的cache成员中是否有这个方法，如果有，则找到objc_method中的IMP类型（函数指针）的成员method_imp去找到实现内容，并执行。
- 如果没有找到，则查看objc_method_list类型的成员methodLists中是否有该方法
- 如果没有找到，则通过Class类型的成员super_class找到父类的objc_class，进行查找
- 要是还没有找到，则进入动态解析
如果是调用类方法呢
再次查看这个objc_class的结构：
struct objc_class {
Class isa OBJC_ISA_AVAILABILITY; // metaclass
#if !__OBJC2__
Class super_class;
const char *name;
long version;
long info;
long instance_size;
struct objc_ivar_list *ivars;
**struct objc_method_list **methodLists**;
**struct objc_cache *cache**;
struct objc_protocol_list *protocols;
#endif
};
刚刚第一次看的时候可能没有注意到第一个成员，第一个成员指向的是结构是metaclass，其中包含静态成员变量和静态方法（类方法），同时也包含了一个isa成员，都指向了父类的metaclass，如果是根类，则指向自己。所以如果是调用类方法的话，那么就会利用objc_class中的成员isa找到metaclass，然后寻找方法，没有找到的话则仍然进入动态解析。
动态解析
通过第二次的理解，对于消息传递有了一个清晰的了解，我们继续来研究消息传递最后一步的动态解析。正常我们如果调用了一个没有实现的方法，那么程序会崩溃，并且抛出unrecognized selector to ...的异常，但是利用Runtime，我们可以有三次机会避免程序崩溃，先通过一张图来大致了解下过程：
我们具体看下三种方法：
-
resovleInstanceMethod：
void otherEat(id self, SEL cmd) {
NSLog(@"郑明明");
}
+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel {
if ([NSStringFromSelector(sel) isEqualToString:@"eat"]) {
class_addMethod(self, sel, (IMP)otherEat, "v@");
return YES;
}
return [super resolveInstanceMethod:sel];
}
以上需要注意几个地方：
-
otherEat函数是要被class_addMethod作为参数的，而class_addMethod是Runtime中的API，所以是基于C的，otherEat函数应该是C语言格式的函数 - class_addMethod方法可谓是核心，那么依次来看他的参数的含义：
- first：添加到哪个类
- second：添加哪个SEL选择器
- third：IMP函数指针
- fourth：IMP指针指向的函数返回值和参数类型
- v@：代表返回值是void类型，无参数
- i@：代表返回值是int类型，无参数
- v@:i@：代表返回值是void类型，参数是int类型，存在一个参数（多参数依次累加）
- 如果没有调用class_addMethod成功添加方法，那么就会到下一个方法
forwardingTargetForSelector
- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector {
// return [[Woman alloc]init];
return nil;
}
如果返回了另外一个对象，那么动态解析又会重新以另外一个对象为接受者执行，如果返回nil，则又继续进入到下一个方法
-
methodSignatureForSelector+forwardInvocation
- (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector {
if ([NSStringFromSelector(aSelector) isEqualToString:@"eat"]) {
return [NSMethodSignature signatureWithObjCTypes:"@v"];
}
return [super methodSignatureForSelector:aSelector];
}
- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation {
// 改变消息接受对象
/*
Woman *temp = [[Woman alloc]init];
[anInvocation invokeWithTarget:temp];
*/
// 改变执行的消息
[anInvocation setSelector:@selector(otherEat)];
[anInvocation invokeWithTarget:self];
}
methodSignatureForSelector方法返回一个返回值以及参数的封装值，然后会进入到下一个方法，forwardInvocation，这个方法的功能可以说是前两个方法的结合，通过操作NSInvocation对象，既可以改变需执行的消息，又可以改变消息的接受对象
总结
Runtime为Objective-C提供了很多可能，了解消息机制，更加有助于对Objective-C这门语言特性的掌握
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