>Runtime 介紹

C 語言作為一門靜態(tài)類語言，在編譯階段就已經(jīng)確定了所有變量的數(shù)據(jù)類型，同時(shí)也確定好了要調(diào)用的函數(shù)，以及函數(shù)的實(shí)現(xiàn)。而 Objective-C 語言是一門動(dòng)態(tài)語言。在編譯階段并不知道變量的具體數(shù)據(jù)類型，也不知道所真正調(diào)用的哪個(gè)函數(shù)。只有在運(yùn)行時(shí)間才檢查變量的數(shù)據(jù)類型，同時(shí)在運(yùn)行時(shí)才會(huì)根據(jù)函數(shù)名查找要調(diào)用的具體函數(shù)。這樣在程序沒運(yùn)行的時(shí)候，我們并不知道調(diào)用一個(gè)方法具體會(huì)發(fā)生什么。

Objective-C 擴(kuò)展了 C 語言，并加入了面向?qū)ο筇匦院?Smalltalk 式的消息傳遞機(jī)制。而這個(gè)擴(kuò)展的核心是一個(gè)用 C 和編譯語言寫的 Runtime 庫(kù)。它是 Objective-C 面向?qū)ο蠛蛣?dòng)態(tài)機(jī)制的基石。

Objective-C 是一個(gè)動(dòng)態(tài)語言，這意味著它不僅需要一個(gè)編譯器，也需要一個(gè)運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)來動(dòng)態(tài)得創(chuàng)建類和對(duì)象、進(jìn)行消息傳遞和轉(zhuǎn)發(fā)。理解 Objective-C 的 Runtime 機(jī)制可以幫我們更好的了解這個(gè)語言，適當(dāng)?shù)臅r(shí)候還能對(duì)語言進(jìn)行擴(kuò)展，從系統(tǒng)層面解決項(xiàng)目中的一些設(shè)計(jì)或技術(shù)問題。了解 Runtime ，要先了解它的核心 - 消息傳遞（Messaging）。

Runtime其實(shí)有兩個(gè)版本: modern和legacy。我們現(xiàn)在用的 Objective-C 2.0 采用的是現(xiàn)行 (Modern) 版的 Runtime 系統(tǒng)，只能運(yùn)行在 iOS 和 macOS 10.5 之后的 64 位程序中。而 macOS 較老的32位程序仍采用 Objective-C 1 中的（早期）Legacy版本的 Runtime 系統(tǒng)。這兩個(gè)版本最大的區(qū)別在于當(dāng)你更改一個(gè)類的實(shí)例變量的布局時(shí)，在早期版本中你需要重新編譯它的子類，而現(xiàn)行版就不需要。

Runtime 基本是用 C 和匯編寫的，可見蘋果為了動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的高效而作出的努力。你可以在這里下到蘋果維護(hù)的開源代碼。蘋果和GNU各自維護(hù)一個(gè)開源的 runtime 版本，這兩個(gè)版本之間都在努力的保持一致。平時(shí)的業(yè)務(wù)中主要是使用官方Api，解決我們框架性的需求。

高級(jí)編程語言想要成為可執(zhí)行文件需要先編譯為匯編語言再匯編為機(jī)器語言，機(jī)器語言也是計(jì)算機(jī)能夠識(shí)別的唯一語言，但是OC并不能直接編譯為匯編語言，而是要先轉(zhuǎn)寫為純C語言再進(jìn)行編譯和匯編的操作，從OC到C語言的過渡就是由runtime來實(shí)現(xiàn)的。然而我們使用OC進(jìn)行面向?qū)ο箝_發(fā)，而C語言更多的是面向過程開發(fā)，這就需要將面向?qū)ο蟮念愞D(zhuǎn)變?yōu)槊嫦蜻^程的結(jié)構(gòu)體。

>數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

runtime數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu).png

>消息機(jī)制的基本原理

基本消息發(fā)送框架.png

Objective-C 語言中，對(duì)象方法調(diào)用都是類似[receiver selector];的形式，其本質(zhì)就是讓對(duì)象在運(yùn)行時(shí)發(fā)送消息的過程。編譯器轉(zhuǎn)成消息發(fā)送objc_msgSend(receiver, selector)或objc_msgSend(recevier，selector，org1，org2，…)，runtime時(shí)執(zhí)行的流程是這樣的：

通過recevier的isa 指針找到recevier的Class(類)；
在Class的cache(方法緩存)的散列表中尋找對(duì)應(yīng)的IMP(方法實(shí)現(xiàn))；
如果在cache中沒有找到對(duì)應(yīng)的IMP，就繼續(xù)在Class的method list(方法列表)中找對(duì)應(yīng)的selector，如果找到則填充到 cache中，并返回selector；
如果在Class中沒有找到這個(gè)selector，就繼續(xù)在它的 superClass(父類)中尋找；
一旦找到對(duì)應(yīng)的selector，直接執(zhí)行recevier對(duì)應(yīng)selector方法實(shí)現(xiàn)的IMP。
若找不到對(duì)應(yīng)的selector，消息被轉(zhuǎn)發(fā)或者臨時(shí)向recevier添加這個(gè)selector對(duì)應(yīng)的實(shí)現(xiàn)方法，否則就會(huì)發(fā)生崩潰。

但這種實(shí)現(xiàn)有個(gè)問題，效率低。一個(gè)class往往只有20%的函數(shù)會(huì)被經(jīng)常調(diào)用，可能占總調(diào)用次數(shù)的80%。每個(gè)消息都需要遍歷一次objc_method_list并不合理。如果把經(jīng)常被調(diào)用的函數(shù)緩存下來，那可以大大提高函數(shù)查詢的效率。這也就是objc_class中另一個(gè)重要成員objc_cache做的事情 - 再找到selector之后，把selector的method_name作為key，method_imp作為value給存起來。當(dāng)再次收到recevier消息的時(shí)候，可以直接在cache里找到，避免去遍歷objc_method_list。從前面的源代碼可以看到objc_cache是存在objc_class結(jié)構(gòu)體中的。

objec_msgSend的方法定義如下：

OBJC_EXPORT id objc_msgSend(id self, SEL op, ...)

>Runtime 中的概念解析

類對(duì)象(objc_class)

struct objc_class {
    // objc_class 結(jié)構(gòu)體的實(shí)例指針
    Class _Nonnull isa  OBJC_ISA_AVAILABILITY;

#if !__OBJC2__
    // 指向父類的指針
    Class _Nullable super_class                                     OBJC2_UNAVAILABLE;
    // 類的名字
    const char * _Nonnull name                                      OBJC2_UNAVAILABLE;
    // 類的版本信息，默認(rèn)為 0
    long version                                                    OBJC2_UNAVAILABLE;
    // 類的信息，供運(yùn)行期使用的一些位標(biāo)識(shí)
    long info                                                       OBJC2_UNAVAILABLE;
    // 該類的實(shí)例變量大小;
    long instance_size                                              OBJC2_UNAVAILABLE;
    // 該類的實(shí)例變量列表
    struct objc_ivar_list * _Nullable ivars                         OBJC2_UNAVAILABLE;
    // 方法定義的列表
    struct objc_method_list * _Nullable * _Nullable methodLists     OBJC2_UNAVAILABLE;
    // 方法緩存
    struct objc_cache * _Nonnull cache                              OBJC2_UNAVAILABLE;
    // 遵守的協(xié)議列表
    struct objc_protocol_list * _Nullable protocols                 OBJC2_UNAVAILABLE;
#endif

} OBJC2_UNAVAILABLE;

類對(duì)象就是一個(gè)結(jié)構(gòu)體struct objc_class，這個(gè)結(jié)構(gòu)體存放的數(shù)據(jù)稱為元數(shù)據(jù)(metadata)，該結(jié)構(gòu)體的第一個(gè)成員變量也是isa指針，這就說明了Class本身其實(shí)也是一個(gè)對(duì)象，因此我們稱之為類對(duì)象，類對(duì)象在編譯期產(chǎn)生用于創(chuàng)建實(shí)例對(duì)象，是單例。

實(shí)例(objc_object)

Object(對(duì)象)被定義為objc_object結(jié)構(gòu)體，其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如下：

/// Represents an instance of a class.
struct objc_object {
    // objc_object 結(jié)構(gòu)體的實(shí)例指針
    Class _Nonnull isa  OBJC_ISA_AVAILABILITY;
};

/// A pointer to an instance of a class.
typedef struct objc_object *id;

這里的id被定義為一個(gè)指向objc_object 結(jié)構(gòu)體的指針。從中可以看出objc_object 結(jié)構(gòu)體只包含一個(gè)Class類型的isa 指針。換句話說，一個(gè)Object(對(duì)象)唯一保存的就是它所屬 Class(類)的地址。當(dāng)我們對(duì)一個(gè)對(duì)象，進(jìn)行方法調(diào)用時(shí)，比如[receiver selector];，它會(huì)通過objc_object 結(jié)構(gòu)體的isa 指針去找對(duì)應(yīng)的object_class 結(jié)構(gòu)體，然后在object_class 結(jié)構(gòu)體的 methodLists(方法列表)中找到我們調(diào)用的方法，然后執(zhí)行。

元類(Meta Class)

對(duì)象(objc_object 結(jié)構(gòu)體)的isa 指針指向的是對(duì)應(yīng)的類對(duì)象(object_class 結(jié)構(gòu)體)。而類對(duì)象(object_class 結(jié)構(gòu)體)的isa 指針實(shí)際上指向的的是類對(duì)象自身的Meta Class(元類)。

Meta Class(元類)就是一個(gè)類對(duì)象所屬的類。一個(gè)對(duì)象所屬的類叫做類對(duì)象，而一個(gè)類對(duì)象所屬的類就叫做元類。

Runtime 中把類對(duì)象所屬類型就叫做Meta Class(元類)，用于描述類對(duì)象本身所具有的特征，而在元類的methodLists中，保存了類的方法鏈表，即所謂的類方法。并且類對(duì)象中的isa 指針指向的就是元類。每個(gè)類對(duì)象有且僅有一個(gè)與之相關(guān)的元類。

對(duì)象方法的調(diào)用過程，我們是通過對(duì)象的isa 指針找到對(duì)應(yīng)的 Class(類)；然后在Class(類)的method list(方法列表)中找對(duì)應(yīng)的selector。而類方法的調(diào)用過程和對(duì)象方法調(diào)用差不多，流程如下：

通過類對(duì)象的isa 指針找到所屬的Meta Class(元類)；
在 Meta Class(元類)的method list(方法列表)中找到對(duì)應(yīng)的selector；
執(zhí)行對(duì)應(yīng)的selector。

下面我們通過一張圖來清晰地表示出實(shí)例對(duì)象(Object)、類(Class)、Meta Class(元類)的指向關(guān)系。

object-class-meta.png

通過上圖我們可以看出整個(gè)體系構(gòu)成了一個(gè)自閉環(huán)，struct objc_object結(jié)構(gòu)體實(shí)例它的isa指針指向類對(duì)象，類對(duì)象的isa指針指向了元類，super_class指針指向了父類的類對(duì)象，而元類的super_class指針指向了父類的元類，那元類的isa指針又指向了自己。

元類(Meta Class)是一個(gè)類對(duì)象的類。

在上面我們提到，所有的類自身也是一個(gè)對(duì)象，我們可以向這個(gè)對(duì)象發(fā)送消息(即 $\color{#45B787}{調(diào)用類方法}$ )。為了調(diào)用類方法，這個(gè)類的isa指針必須指向一個(gè)包含這些類方法的一個(gè)objc_class結(jié)構(gòu)體。這就引出了meta-class的概念，元類中保存了創(chuàng)建類對(duì)象以及類方法所需的所有信息。任何NSObject繼承體系下的meta-class都使用NSObject的meta-class作為自己的所屬類，而基類的meta-class的isa指針是指向它自己。

@interface NSObject (Test)

+ (void)foo;

@end


@implementation NSObject (Test)

- (void) foo {
    NSLog(@"%@",NSStringFromSelector(_cmd));
    return;
}
@end

int main(int argc, char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        [NSObject foo];
        [[NSObject new] foo];
    }
    return 0;
}

輸出結(jié)果:
foo
foo

解析：類的實(shí)例方法是存儲(chǔ)在類的methodLists中，而類方法則是存儲(chǔ)在元類的methodLists中，NSObject的元類的superclass是指向Class，當(dāng)調(diào)用[NSObject foo]的時(shí)候，因?yàn)檫@是一個(gè)類方法調(diào)用，所以從元類中查找簽名為foo的方法，沒有發(fā)現(xiàn)，然后再沿superclass繼續(xù)查找，結(jié)果在Class中查找到該方法，于是調(diào)用該方法輸出。但如果將NSObject的分類換成其他類的分類(如NSString)，會(huì)發(fā)現(xiàn)程序崩潰，這是因?yàn)楹灻麨?code>foo的函數(shù)在NSString中，而當(dāng)我們進(jìn)行類方法調(diào)用的時(shí)候，最后會(huì)查找到NSObject的Class中，但該Class中并沒有對(duì)應(yīng)的方法簽名，于是再沿superclass向上查找，由于NSObject的superclass是nil，于是拋出unrecognized selector。

Method(objc_method)

object_class 結(jié)構(gòu)體 的methodLists(方法列表)中存放的元素就是Method（方法）。在objc/runtime.h中，表示Method（方法）的objc_method 結(jié)構(gòu)體的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：

/// An opaque type that represents a method in a class definition.
/// 代表類定義中一個(gè)方法的不透明類型
typedef struct objc_method *Method;

struct objc_method {
    // 方法名
    SEL _Nonnull method_name                                 OBJC2_UNAVAILABLE;
    // 方法類型
    char * _Nullable method_types                            OBJC2_UNAVAILABLE;
     // 方法實(shí)現(xiàn)
    IMP _Nonnull method_imp                                  OBJC2_UNAVAILABLE;
}                                                            OBJC2_UNAVAILABLE;

objc_method 結(jié)構(gòu)體中包含了method_name（方法名），method_types（方法類型）和method_imp（方法實(shí)現(xiàn)）。說明SEL和IMP其實(shí)都是Method的屬性。下面，我們來了解下這三個(gè)變量。

1. SEL(objc_selector)

Objc.h
/// An opaque type that represents a method selector.代表一個(gè)方法的不透明類型
typedef struct objc_selector *SEL;

objc_msgSend函數(shù)第二個(gè)參數(shù)類型為SEL，它是selector在Objective-C中的表示類型（Swift中是Selector類）。selector是方法選擇器，可以理解為區(qū)分方法的ID，而這個(gè)ID的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是SEL。SEL是一個(gè)指向objc_selector 結(jié)構(gòu)體的指針。
在runtime 相關(guān)頭文件中并沒有找到明確的定義。不過，通過測(cè)試我們可以得出：SEL只是一個(gè)保存方法名的字符串。

SEL sel = @selector(viewDidLoad);
NSLog(@"%s", sel);              // 輸出：viewDidLoad
SEL sel1 = @selector(test);
NSLog(@"%s", sel1);             // 輸出：test

@property SEL selector;

可以看到selector是SEL的一個(gè)實(shí)例。

A method selector is a C string that has been registered (or “mapped“) with the Objective-C runtime. Selectors generated by the compiler are automatically mapped by the runtime when the class is loaded.

其實(shí)selector就是個(gè)映射到方法的C字符串，你可以用Objective-C編譯器命令@selector()或者Runtime系統(tǒng)的sel_registerName函數(shù)來獲得一個(gè)SEL類型的方法選擇器。

selector既然是一個(gè)string，是類似className+method的組合，命名規(guī)則有兩條：

同一個(gè)類，selector不能重復(fù)
不同的類，selector可以重復(fù)

這也帶來了一個(gè)弊端，我們?cè)趯?code>C代碼的時(shí)候，經(jīng)常會(huì)用到函數(shù)重載，就是函數(shù)名相同，參數(shù)不同，但是這在Objective-C中是行不通的，因?yàn)?code>selector只記了method的name，沒有參數(shù)，所以沒法區(qū)分不同的method。
比如：

- (void)caculate(NSInteger)num;
- (void)caculate(CGFloat)num;

是會(huì)報(bào)錯(cuò)的。
我們只能通過命名來區(qū)別：

- (void)caculateWithInt(NSInteger)num;
- (void)caculateWithFloat(CGFloat)num;

在不同類中相同名字的方法所對(duì)應(yīng)的方法選擇器是相同的，即使方法名字相同而變量類型不同也會(huì)導(dǎo)致它們具有相同的方法選擇器。

2. IMP(method_imp)

/// A pointer to the function of a method implementation. 
#if !OBJC_OLD_DISPATCH_PROTOTYPES
typedef void (*IMP)(void /* id, SEL, ... */ ); 
#else
typedef id _Nullable (*IMP)(id _Nonnull, SEL _Nonnull, ...); 
#endif

IMP的實(shí)質(zhì)是一個(gè)函數(shù)指針，所指向的就是方法的實(shí)現(xiàn)。IMP用來找到函數(shù)地址，然后執(zhí)行函數(shù)。在iOS的Runtime中，Method通過selector和IMP兩個(gè)屬性，實(shí)現(xiàn)了快速查詢方法及實(shí)現(xiàn)，相對(duì)提高了性能，又保持了靈活性。

IMP和SEL關(guān)系：

每一個(gè)繼承于NSObject的類都能自動(dòng)獲得runtime的支持。在這樣的一個(gè)類中有一個(gè)isa指針指向該類定義的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)體，這個(gè)結(jié)構(gòu)體是由編譯器編譯時(shí)為類（需繼承于NSObject）創(chuàng)建的。在這個(gè)結(jié)構(gòu)體中有包括了指向其父類類定義的指針以及 Dispatch table。Dispatch table是一張SEL和IMP的對(duì)應(yīng)表。也就是說方法編號(hào)SEL最后還是要通過Dispatch table表尋找到對(duì)應(yīng)的IMP，IMP就是一個(gè)函數(shù)指針，然后執(zhí)行這個(gè)方法：
1）通過方法獲得方法的編號(hào)：SEL methodId=@selector(methodName);或者SEL methodId = NSSelectorFromString(methodName);
2）通過方法編號(hào)執(zhí)行該編號(hào)的方法：[self performSelector:methodId withObject:nil];
3）通過方法編號(hào)獲取該編號(hào)的方法名 NSString *methodName = NSStringFromSelector(methodId);
4）通過方法編號(hào)獲得IMP：IMP methodPoint = [self methodForSelector:methodId];
5）執(zhí)行IMP：void (*func)(id, SEL, id) = (void *)imp;、func(self, methodName,param);

注意：如果方法沒有傳入?yún)?shù)時(shí)：void (*func)(id, SEL) = (void *)imp;、func(self, methodName);。如果方法傳入一個(gè)參數(shù)時(shí)：void (*func)(id, SEL,id) = (void *)imp;、func(self, methodName,param);。如果方法傳入倆個(gè)參數(shù)時(shí)：void (*func)(id, SEL,id,id) = (void *)imp;、func(self, methodName,param1,param2);。

想更深入了解 IMP 的小伙伴請(qǐng)戳這里。

3. char *method_types

方法類型method_types是個(gè)字符串，用來存儲(chǔ)方法的參數(shù)類型和返回值類型。

類緩存(objc_cache)

當(dāng)Objective-C運(yùn)行時(shí)通過跟蹤它的isa 指針檢查對(duì)象時(shí)，它可以找到一個(gè)實(shí)現(xiàn)許多方法的對(duì)象。然而，你可能只調(diào)用它們的一小部分，并且每次查找時(shí)，搜索所有選擇器的類分派表沒有意義。所以類實(shí)現(xiàn)一個(gè)緩存，每當(dāng)你搜索一個(gè)類分派表，并找到相應(yīng)的選擇器，它把它放入它的緩存。所以當(dāng)objc_msgSend查找一個(gè)類的選擇器，它首先搜索類緩存。這是基于這樣的理論：如果你在類上調(diào)用一個(gè)消息，你可能以后再次調(diào)用該消息。

為了加速消息分發(fā)，系統(tǒng)會(huì)對(duì)方法和對(duì)應(yīng)的地址進(jìn)行緩存，就放在上述的objc_cache，所以在實(shí)際運(yùn)行中，大部分常用的方法都是會(huì)被緩存起來的，Runtime系統(tǒng)實(shí)際上非常快，接近直接執(zhí)行內(nèi)存地址的程序速度。

Runtime消息轉(zhuǎn)發(fā)

進(jìn)行一次發(fā)送消息會(huì)在相關(guān)的類對(duì)象中搜索方法列表，如果找不到則會(huì)沿著繼承樹向上一直搜索知道繼承樹根部（通常為NSObject），如果還是找不到并且消息轉(zhuǎn)發(fā)都失敗了就回執(zhí)行doesNotRecognizeSelector:方法報(bào)unrecognized selector錯(cuò)。那么消息轉(zhuǎn)發(fā)到底是什么呢？接下來將會(huì)逐一介紹最后的三次機(jī)會(huì)。

動(dòng)態(tài)方法解析（消息動(dòng)態(tài)解析）
備用接收者（消息接受者重定向）
完整消息轉(zhuǎn)發(fā)（消息重定向）

消息轉(zhuǎn)發(fā)流程簡(jiǎn)圖.png

1.動(dòng)態(tài)方法解析（消息動(dòng)態(tài)解析）

首先，Objective-C運(yùn)行時(shí)會(huì)調(diào)用+resolveInstanceMethod:或者+resolveClassMethod:，讓你有機(jī)會(huì)提供一個(gè)函數(shù)實(shí)現(xiàn)。前者在對(duì)象方法未找到時(shí)調(diào)用，后者在類方法未找到時(shí)調(diào)用。我們可以通過重寫這兩個(gè)方法，添加其他函數(shù)實(shí)現(xiàn)，并返回YES，那運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)就會(huì)重新啟動(dòng)一次消息發(fā)送的過程。

主要用的的方法如下：

// 類方法未找到時(shí)調(diào)起，可以在此添加方法實(shí)現(xiàn)
+ (BOOL)resolveClassMethod:(SEL)sel;
// 對(duì)象方法未找到時(shí)調(diào)起，可以在此添加方法實(shí)現(xiàn)
+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel;

/** 
 * class_addMethod    向具有給定名稱和實(shí)現(xiàn)的類中添加新方法
 * @param cls         被添加方法的類
 * @param name        selector 方法名
 * @param imp         實(shí)現(xiàn)方法的函數(shù)指針
 * @param types imp   指向函數(shù)的返回值與參數(shù)類型
 * @return            如果添加方法成功返回 YES，否則返回 NO
 */
BOOL class_addMethod(Class cls, SEL name, IMP imp, 
                const char * _Nullable types);

舉個(gè)例子：

#import "ViewController.h"
#include "objc/runtime.h"

@interface ViewController ()

@end

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    
    // 執(zhí)行 fun 函數(shù)
    [self performSelector:@selector(fun)];
}

// 重寫 resolveInstanceMethod: 添加對(duì)象方法實(shí)現(xiàn)
+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel {
    if (sel == @selector(fun)) { // 如果是執(zhí)行 fun 函數(shù)，就動(dòng)態(tài)解析，指定新的 IMP
        class_addMethod([self class], sel, (IMP)funMethod, "v@:");
        return YES;
    }
    return [super resolveInstanceMethod:sel];
}

void funMethod(id obj, SEL _cmd) {
    NSLog(@"funMethod"); //新的 fun 函數(shù)
}

@end

輸出結(jié)果：
funMethod

從上邊的例子中，我們可以看出，雖然我們沒有實(shí)現(xiàn)fun方法，但是通過重寫resolveInstanceMethod:，利用class_addMethod方法添加對(duì)象方法實(shí)現(xiàn)funMethod方法并執(zhí)行。從打印結(jié)果來看，成功調(diào)起了funMethod 方法。

我們注意到 class_addMethod 方法中的特殊參數(shù) v@:，具體可參考官方文檔中關(guān)于Type Encodings的說明：傳送門

2.備用接收者（消息接受者重定向）

如果上一步中+resolveInstanceMethod:或者+resolveClassMethod:沒有添加其他函數(shù)實(shí)現(xiàn)，運(yùn)行時(shí)就會(huì)進(jìn)行下一步——消息接受者重定向。

如果當(dāng)前對(duì)象實(shí)現(xiàn)了-forwardingTargetForSelector: 或者 +forwardingTargetForSelector:方法，Runtime就會(huì)調(diào)用這個(gè)方法，允許我們將消息的接受者轉(zhuǎn)發(fā)給其他對(duì)象。

其中用到的方法：

// 重定向類方法的消息接收者，返回一個(gè)類或?qū)嵗龑?duì)象
+ (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector;
// 重定向方法的消息接收者，返回一個(gè)類或?qū)嵗龑?duì)象
- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector;

注意：
1.類方法和對(duì)象方法消息轉(zhuǎn)發(fā)第二步調(diào)用的方法不一樣，前者是+forwardingTargetForSelector:方法，后者是-forwardingTargetForSelector:方法。
2.這里+resolveInstanceMethod:或者+resolveClassMethod:無論是返回YES還是NO，只要其中沒有添加其他函數(shù)實(shí)現(xiàn)，運(yùn)行時(shí)都會(huì)進(jìn)行下一步。

舉個(gè)例子：

#import "ViewController.h"
#include "objc/runtime.h"

@interface Person : NSObject

- (void)fun;

@end

@implementation Person

- (void)fun {
    NSLog(@"fun");
}

@end



@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    
    // 執(zhí)行 fun 方法
    [self performSelector:@selector(fun)];
}

+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel {
    return YES; // 為了進(jìn)行下一步 消息接受者重定向
}

// 消息接受者重定向
- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector {
    if (aSelector == @selector(fun)) {
        return [[Person alloc] init];
        // 返回 Person 對(duì)象，讓 Person 對(duì)象接收這個(gè)消息
    }
    
    return [super forwardingTargetForSelector:aSelector];
}

輸出結(jié)果：
fun

可以看到，雖然當(dāng)前ViewController沒有實(shí)現(xiàn)fun方法，+resolveInstanceMethod:也沒有添加其他函數(shù)實(shí)現(xiàn)。但是我們通過forwardingTargetForSelector把當(dāng)前ViewController的方法轉(zhuǎn)發(fā)給了Person對(duì)象去執(zhí)行了。打印結(jié)果也證明我們成功實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)發(fā)。

我們通過forwardingTargetForSelector可以修改消息的接收者，該方法返回參數(shù)是一個(gè)對(duì)象，如果這個(gè)對(duì)象是不是nil，也不是self，系統(tǒng)會(huì)將運(yùn)行的消息轉(zhuǎn)發(fā)給這個(gè)對(duì)象執(zhí)行。否則，繼續(xù)進(jìn)行下一步——消息重定向流程。

3.完整消息轉(zhuǎn)發(fā)（消息重定向）

如果經(jīng)過消息動(dòng)態(tài)解析、消息接受者重定向，Runtime系統(tǒng)還是找不到相應(yīng)的方法實(shí)現(xiàn)而無法響應(yīng)消息，Runtime系統(tǒng)會(huì)利用-methodSignatureForSelector:或者 +methodSignatureForSelector:方法獲取函數(shù)的參數(shù)和返回值類型。

如果methodSignatureForSelector:返回了一個(gè) NSMethodSignature 對(duì)象（函數(shù)簽名），Runtime系統(tǒng)就會(huì)創(chuàng)建一個(gè)NSInvocation對(duì)象，并通過forwardInvocation:消息通知當(dāng)前對(duì)象，給予此次消息發(fā)送最后一次尋找IMP的機(jī)會(huì)。如果methodSignatureForSelector:返回nil。則Runtime系統(tǒng)會(huì)發(fā)出doesNotRecognizeSelector:消息，程序也就崩潰了。所以我們可以在forwardInvocation:方法中對(duì)消息進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。

注意：類方法和對(duì)象方法消息轉(zhuǎn)發(fā)第三步調(diào)用的方法同樣不一樣。

類方法調(diào)用的是：
1.methodSignatureForSelector:
2.forwardInvocation:
3.doesNotRecognizeSelector:
對(duì)象方法調(diào)用的是：
1.methodSignatureForSelector:
2.forwardInvocation:
3.doesNotRecognizeSelector:

用到的方法：

// 獲取類方法函數(shù)的參數(shù)和返回值類型，返回簽名
+ (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector;

// 類方法消息重定向
+ (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation；

// 獲取對(duì)象方法函數(shù)的參數(shù)和返回值類型，返回簽名
- (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector;

// 對(duì)象方法消息重定向
- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation；

舉個(gè)例子：

#import "ViewController.h"
#include "objc/runtime.h"

@interface Person : NSObject

- (void)fun;

@end

@implementation Person

- (void)fun {
    NSLog(@"fun");
}

@end


@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    
    // 執(zhí)行 fun 函數(shù)
    [self performSelector:@selector(fun)];
}

+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel {
    return YES; // 為了進(jìn)行下一步 消息接受者重定向
}

- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector {
    return nil; // 為了進(jìn)行下一步 消息重定向
}

// 獲取函數(shù)的參數(shù)和返回值類型，返回簽名
- (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector {
    if ([NSStringFromSelector(aSelector) isEqualToString:@"fun"]) {
        return [NSMethodSignature signatureWithObjCTypes:"v@:"];
    }
    
    return [super methodSignatureForSelector:aSelector];
}

// 消息重定向
- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation {
    SEL sel = anInvocation.selector;   // 從 anInvocation 中獲取消息
    
    Person *p = [[Person alloc] init];

    if([p respondsToSelector:sel]) {   // 判斷 Person 對(duì)象方法是否可以響應(yīng) sel
        [anInvocation invokeWithTarget:p];  // 若可以響應(yīng)，則將消息轉(zhuǎn)發(fā)給其他對(duì)象處理
    } else {
        [self doesNotRecognizeSelector:sel];  // 若仍然無法響應(yīng)，則報(bào)錯(cuò)：找不到響應(yīng)方法
    }
}
@end

輸出結(jié)果：
fun

可以看到，我們?cè)?code>-forwardInvocation:方法里面讓Person 對(duì)象去執(zhí)行了fun函數(shù)。

既然-forwardingTargetForSelector:和-forwardInvocation:都可以將消息轉(zhuǎn)發(fā)給其他對(duì)象處理，那么兩者的區(qū)別在哪？區(qū)別就在于-forwardingTargetForSelector:只能將消息轉(zhuǎn)發(fā)給一個(gè)對(duì)象。而-forwardInvocation:可以將消息轉(zhuǎn)發(fā)給多個(gè)對(duì)象。

以上就是 Runtime 消息轉(zhuǎn)發(fā)的整個(gè)流程。

參考鏈接:
http://www.itdecent.cn/p/6ebda3cd8052
http://www.itdecent.cn/p/633e5d8386a8
https://www.imooc.com/article/38310
官方文檔:
runtime源碼地址(開源)
蘋果官方Runtime編程指南
 objc_msgSend
objc_msgSend_fpret
objc_msgsend_stret
objc_msgsendsuper
objc_msgsendsuper_stret
大神入口:
http://yulingtianxia.com/blog/2016/06/15/Objective-C-Message-Sending-and-Forwarding/

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>數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

>消息機(jī)制的基本原理

>Runtime 中的概念解析

類對(duì)象(objc_class)

實(shí)例(objc_object)

元類(Meta Class)

Method(objc_method)

1. SEL(objc_selector)

2. IMP(method_imp)

3. char *method_types

類緩存(objc_cache)

Runtime消息轉(zhuǎn)發(fā)

1.動(dòng)態(tài)方法解析（消息動(dòng)態(tài)解析）

2.備用接收者（消息接受者重定向）

3.完整消息轉(zhuǎn)發(fā)（消息重定向）

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3. char *method_types

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Runtime消息轉(zhuǎn)發(fā)

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