一、Class 結(jié)構(gòu)

1.1 objc_class（類）

上圖是 Class 的總體結(jié)構(gòu)圖，其中 OC 中的 Class 直接轉(zhuǎn)換為 C++ 中的對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)體objc_class，objc_class中主要包含：

• isa指針：對(duì)象的isa指向類，類的 isa指向元類，元類的isa指向根元類，根元類的isa指向自身。
• supreclass指針：指向父類。
• cache 方法緩存列表，下面第二小節(jié)會(huì)重點(diǎn)介紹。
• bits 包含著具體的類信息。

1.2 cache_t (方法緩存)

cache_t 主要用來(lái)緩存方法，內(nèi)部使用散列表（也稱哈希表）來(lái)緩存曾經(jīng)調(diào)用過(guò)的方法，以SEL作為 key ，以IMP作為Value ，通過(guò)空間換時(shí)間的思想提高方法查找速度。每次調(diào)用方法前，首先去cache_t中查找通過(guò)散列表特性查找是否有該方法。存在則直接調(diào)用，否則去class_rw_t中的methods 遍歷查找該方法，調(diào)用并將該方法緩存到cache_t中，以便提高下次調(diào)用效率。

1.3 class_rw_t (類信息)

bits & FAST_DATA_MASK 可獲取類信息，對(duì)應(yīng)的類型為class_rw_t（rw表示read、write，即可讀可寫）。

• class_ro_t里面的 baseMethodList、baseProtocols、ivars、baseProperties是一維數(shù)組，是只讀的（ ro 即read only），僅包含了類的初始內(nèi)容，未包含分類的信息。當(dāng)首次加載類的時(shí)候，會(huì)將class_rw_t中的方法列表加載到二維數(shù)組methods中，放在數(shù)組末尾，具體可以查看Category底層分析。
• class_rw_t里面的methods、properties、protocols是二維數(shù)組，是可讀可寫的，包含了類的初始內(nèi)容以及分類的內(nèi)容。

1.4 method_t（方法結(jié)構(gòu)體）

method_t是對(duì)方法或函數(shù)的封裝。主要由三部分組成：

• IMP代表函數(shù)的具體實(shí)現(xiàn)
• SEL代表方法或函數(shù)名，也做選擇器
• types包含了函數(shù)返回值以及參數(shù)編碼的字符串，蘋果官方文檔搜索Type Encoding可查看相關(guān)信息。如[self test]中，test 方法對(duì)應(yīng)的types值為v16@0:8,v 表示 void ，@表示id，:表示SEL， 因?yàn)镺C方法調(diào)用底層會(huì)默認(rèn)傳兩個(gè)參數(shù)，一個(gè)是id類型的self，一個(gè)是SEL類型的_cmd。另外，16 表示參數(shù)的總長(zhǎng)度，0 和 8 分別表示第一個(gè)參數(shù)和第二個(gè)參數(shù)的偏移值。

iOS中提供了一個(gè)叫做@encode的指令，可以將具體的類型表示成字符串編碼。如NSLog(@"%s",@encode(id)) 輸出結(jié)果為@。

二、消息發(fā)送

OC 中的方法調(diào)用，其實(shí)都是轉(zhuǎn)換為 objc_msgSend 函數(shù)的調(diào)用，該函數(shù)默認(rèn)接收兩個(gè)參數(shù)：一個(gè)是id類型的消息接收者，另一個(gè)是SEL類型的_cmd。objc_msgSend的執(zhí)行流程可以分為三個(gè)階段，如果三個(gè)階段都沒有找到合適的方法進(jìn)行調(diào)用，就會(huì)報(bào)一個(gè)經(jīng)典錯(cuò)誤unrecognized selector sent to instance。

• 消息發(fā)送階段
• 動(dòng)態(tài)方法解析階段
• 消息轉(zhuǎn)發(fā)階段

• 1、消息發(fā)送階段首先判斷消息接收者是否為 nil ，為 nil 直接退出；否則，去消息接收者的cache中尋找是否存在發(fā)方法。
• 2、消息接收者的cache中存在直接調(diào)用，不存在則去接收者的類信息class_rw_t中查找，查找到放入到消息接收者的cache中；否則，去消息接收者父類cache中查找；
• 3、消息接收者父類cache中存在該方法，直接調(diào)用；不存在則去接收者的父類類信息class_rw_t中查找，查找到放入到消息接收者父類的cache中(從圖中看應(yīng)該是放入消息接受者的cache中，和此處矛盾)；否則，去消息接收者父類的父類cache中查找；即循環(huán)執(zhí)行第三步，也即上圖紅色框圈入的部分。
• 4、如果一直找到最基層的父類中，依然沒有找到方法，則會(huì)進(jìn)入動(dòng)態(tài)方法解析階段。

子類沒有實(shí)現(xiàn)方法會(huì)調(diào)用父類的方法，并且將父類方法加入到子類自己的cache 里。？？？？？

三、動(dòng)態(tài)方法解析

如果可以找到方法的實(shí)現(xiàn)，就進(jìn)入消息轉(zhuǎn)發(fā)階段；否則，調(diào)用+resolveInstanceMethod:和+resolveClassMethod:，在上述兩個(gè)方法內(nèi)動(dòng)態(tài)添加方法，防止崩潰，之后返回YES，重新返回消息發(fā)送階段；如果沒有動(dòng)態(tài)添加方法，直接返回YES 或 NO，依然無(wú)法找到方法實(shí)現(xiàn)，進(jìn)而發(fā)生奔潰。注意：上述兩個(gè)方法的返回值都是 BOOL 類型，返回值只是標(biāo)記是否動(dòng)態(tài)解析方法，無(wú)論返回 YES 還是 NO，對(duì)消息執(zhí)行流程無(wú)任何影響。

+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel{
    if (sel == @selector(test)) {
        // 獲取其他方法
        Method method = class_getInstanceMethod(self, @selector(other));
        // 動(dòng)態(tài)添加test方法的實(shí)現(xiàn)
        class_addMethod(self, sel,
                        method_getImplementation(method),
                        method_getTypeEncoding(method));
        // 返回YES代表有動(dòng)態(tài)添加方法
        return YES;
    }
    return [super resolveInstanceMethod:sel];
}
+ (void)other{
    NSLog(@"%s", __func__);
}

四、消息轉(zhuǎn)發(fā)階段

• forwardingTargetForSelector
• methodSignatureForSelector
• forwardInvocation

4.1 forwardingTargetForSelector（返回方法處理者）

@interface Person : NSObject
- (void)test;
@end

@implementation Person
//如果不實(shí)現(xiàn)該方法默認(rèn)返回nil，則會(huì)進(jìn)一步調(diào)用`methodSignatureForSelector `方法；否則，由該方法返回的對(duì)象處理消息。
- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector{
    if (aSelector == @selector(test)) {
        //如果返回nil，則直接調(diào)用methodSignatureForSelector方法
        return [[Cat alloc] init];
    }
    return [super forwardingTargetForSelector:aSelector];
}
@end

Person *person = [[Person alloc] init];
[person test];

如果不實(shí)現(xiàn)forwardingTargetForSelector 方法默認(rèn)返回nil 或直接在該方法中返回 nil ，則會(huì)進(jìn)一步調(diào)用methodSignatureForSelector方法；否則，由該方法返回的對(duì)象處理消息，即傳入返回的對(duì)象，直接調(diào)用objc_msgSend(返回值, SEL)方法。上面的Person類中沒有test方法的實(shí)現(xiàn)，forwardingTargetForSelector: 方法中返回 [[Cat alloc] init] 對(duì)象處理。

4.2 methodSignatureForSelector(返回方法簽名)

如果方法methodSignatureForSelector返回的方法簽名為 nil，則直接崩潰；如果返回不為 nil ，則說(shuō)明想處理消息，則進(jìn)一步調(diào)用forwardInvocation方法。返回的方法簽名會(huì)傳遞到forwardInvocation方法中的NSInvocation對(duì)象中。

- (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector
{
    if (aSelector == @selector(test)) {
//這里的方法參數(shù)、返回值和`forwardInvocation`中的NSInvocation對(duì)應(yīng)
        return [NSMethodSignature signatureWithObjCTypes:"v16@0:8"];
    }
    return [super methodSignatureForSelector:aSelector];
}

4.3 forwardInvocation(方法調(diào)用)

當(dāng)來(lái)到該方法后，可以在這里做任何事情。其中傳入的參數(shù)anInvocation對(duì)象封裝的是一個(gè)方法的調(diào)用，包含了方法調(diào)用者(anInvocation.target)、方法名(anInvocation.selector)、方法參數(shù)([anInvocation getArgument:NULL atIndex:0])。

- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation{
    NSLog(@"1123");
}

4.4 doesNotRecognizeSelector，發(fā)生崩潰

如果在為消息解析階段找不到方法實(shí)現(xiàn)，且上述三個(gè)方法沒有做任何處理，會(huì)直接調(diào)用doesNotRecognizeSelector方法 ，最終發(fā)生崩潰。

4.5 消息轉(zhuǎn)發(fā)實(shí)際開發(fā)應(yīng)用(防止找不到方法崩潰)

消息轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制筆者在實(shí)際開發(fā)中有用到，主要是用來(lái)處理方法找不到，發(fā)生崩潰問(wèn)題。思路主要是在+load方法中，交叉替換forwardingTargetForSelector方法，動(dòng)態(tài)創(chuàng)建新的方法處理對(duì)象，并在該對(duì)象中動(dòng)態(tài)添加方法。具體實(shí)現(xiàn)如下：

@implementation NSObject (Exception)
+ (void)load {
    //防止外部手動(dòng)調(diào)用load方法，固load方法中最好都要寫上dispatch_once
    static dispatch_once_t onceToken;
    dispatch_once(&onceToken, ^{
        @autoreleasepool {
           [objc_getClass("NSObject") swizzleMethod:@selector(forwardingTargetForSelector:) swizzledSelector:@selector(replace_forwardingTargetForSelector:)];
            
        }
    });
}
- (id)replace_forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector{
    NSMethodSignature *signature = [self methodSignatureForSelector:aSelector];
    if ([self respondsToSelector:aSelector] || signature) {
        return [self replace_forwardingTargetForSelector:aSelector];
    }
    return [NSObject createFakeForwardTargetObject:self selector:aSelector];
}
+ (id)createFakeForwardTargetObject:(id)aTarget selector:(SEL)aSelector{
    if ([[NSString string] respondsToSelector:aSelector]) {
        NSString *szTarget = nil;
        if ([aTarget isKindOfClass:[NSNumber class]]) {
            szTarget = [NSString stringWithFormat:@"%@", aTarget];
        }
        
        if (szTarget) {
            return szTarget;
        }
    }
    FakeForwardTargetObject *fakeTaget = [[FakeForwardTargetObject alloc] initWithSelector:aSelector];
    return fakeTaget;
}
@end

@implementation FakeForwardTargetObject
- (instancetype)initWithSelector:(SEL)aSelector{
    if (self = [super init]) {
        if(class_addMethod([self class], aSelector, (IMP)fakeIMP, NULL)) {
            MCLog(@"add Fake Selector:[instance %@]", NSStringFromSelector(aSelector));
            NSString *string = [NSString stringWithFormat:@"[%s:%d行]",[[[NSString stringWithUTF8String:__FILE__] lastPathComponent] UTF8String],__LINE__];
             showExceptionAlert(string);
        }
    }
    return self;
}
@end

id fakeIMP(id sender,SEL sel,...){
    return nil;
}