前言
在面試過(guò)程中你也許會(huì)被問(wèn)到消息轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制。這篇文章就是對(duì)消息的轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制進(jìn)行一個(gè)梳理。主要包括什么是消息、靜態(tài)綁定/動(dòng)態(tài)綁定、消息的傳遞和消息的轉(zhuǎn)發(fā)。接下來(lái)開(kāi)發(fā)進(jìn)入正題。
消息的解釋
在其他語(yǔ)言里面，我們可以用一個(gè)類去調(diào)用某個(gè)方法，在OC里面，這個(gè)方法就是消息。某個(gè)類調(diào)用一個(gè)方法就是向這個(gè)類發(fā)送一條消息。舉個(gè)例子：
?People?*zhangSan?=?[[People?alloc]?init];People?*lisi?=?[[People?alloc]?init];[zhangSan?beFriendWith:lisi];復(fù)制代碼
我們有個(gè)People的類，zhangSan這個(gè)實(shí)例發(fā)送了一條beFriendWith:的消息。你也許還看過(guò)這種調(diào)用方式：
?[zhangSan?performSelector:@selector(beFriendWith:)?withObject:lisi];復(fù)制代碼
其目和上面的一樣，都是向zhangSan發(fā)送了一條beFriendWith:的消息，傳人的參數(shù)都是lisi。
這里簡(jiǎn)單介紹一下SEL和IMP：
SEL:類成員方法的指針，但和C的函數(shù)指針還不一樣，函數(shù)指針直接保存了方法的地址，但是SEL只是方法編號(hào)。
IMP:函數(shù)指針，保存了方法地址。
我們叫@selector(beFriendWith:)為消息的選擇子或者選擇器。(A selector identifying the message to send)
靜態(tài)綁定/動(dòng)態(tài)綁定
所謂靜態(tài)綁定，就是在編譯期就能決定運(yùn)行時(shí)所調(diào)用的函數(shù)，例如：
?void?printHello()?{????printf("Hello,world!
");}void?printGoodBye()?{????printf("Goodbye,world!
");}void?doTheThing(int?type)?{????if?(type?==?0)?{????????printHello();????}else?{????????printGoodBye();????}}復(fù)制代碼
所謂動(dòng)態(tài)綁定，就是在運(yùn)行期才能確定調(diào)用函數(shù)：
?void?printHello()?{????printf("Hello,world!
");}void?printGoodBye()?{????printf("Goodbye,world!
");}void?doTheThing(int?type)?{????void?(*fnc)(void);????if?(type?==?0)?{????????fnc?=?printHello;????}else?{????????fnc?=?printGoodBye;????}????fnc();}復(fù)制代碼
在OC中，對(duì)象發(fā)送消息，就會(huì)使用動(dòng)態(tài)綁定機(jī)制來(lái)決定需要調(diào)用的方法。其實(shí)底層都是C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)的函數(shù)，當(dāng)對(duì)象收到消息后，究竟調(diào)用那個(gè)方法完全決定于運(yùn)行期，甚至你也可以直接在運(yùn)行時(shí)改變方法，這些特性都使OC成為一門動(dòng)態(tài)語(yǔ)言。
消息的傳遞
先看一下一條簡(jiǎn)單的消息：
?id?returnValue?=?[someObject?messageName:parameter];復(fù)制代碼
其中：
someObject叫做接收者(receiver)。
messageName叫做選擇器(selector)
選擇器和參數(shù)合起來(lái)成為消息(message)
當(dāng)編譯器看到這條消息，就會(huì)轉(zhuǎn)換成一條標(biāo)準(zhǔn)的C函數(shù)：objc_msgSend,此時(shí)會(huì)變成：
?id?returnValue?=?objc_msgSend(someObject,@selector(messageName:),parameter);復(fù)制代碼
objc_msgSend可以在objc里面的message.h中看到:
根據(jù)官方注釋可以看到：
When it encounters a method call, the compiler generates a call to one of the functions objc_msgSend, objc_msgSend_stret, objc_msgSendSuper, or objc_msgSendSuper_stret. Messages sent to an object’s superclass (using the super keyword) are sent using objc_msgSendSuper; other messages are sent using objc_msgSend. Methods that have data structures as return values are sent using objc_msgSendSuper_stret and objc_msgSend_stret.
它的作用是向一個(gè)實(shí)例類發(fā)送一個(gè)帶有簡(jiǎn)單返回值的message。是一個(gè)參數(shù)個(gè)數(shù)不定的函數(shù)。當(dāng)遇到一個(gè)方法調(diào)用，編譯器會(huì)生成一個(gè)objc_msgSend的調(diào)用，有：objc_msgSend_stret、objc_msgSendSuper或者是objc_msgSendSuper_stret。發(fā)送個(gè)父類的message會(huì)使用objc_msgSendSuper，其他的消息會(huì)使用objc_msgSend。如果方法的返回值是一個(gè)結(jié)構(gòu)體(structures)，那么就會(huì)使用objc_msgSendSuper_stret或者objc_msgSend_stret。
第一個(gè)參數(shù)是：指向接收該消息的類的實(shí)例的指針
第二個(gè)參數(shù)是：要處理的消息的selector。
其他的就是要傳入的參數(shù)。
這樣消息派發(fā)系統(tǒng)就在接收者所屬類中查找器方法列表，如果找到和選擇器名稱相符的方法就跳轉(zhuǎn)其實(shí)現(xiàn)代碼，如果找不到，就再起父類找，等找到合適的方法在跳轉(zhuǎn)到實(shí)現(xiàn)代碼。這里跳轉(zhuǎn)到實(shí)現(xiàn)代碼這一操作利用了尾遞歸優(yōu)化。
如果該消息無(wú)法被該類或者其父類解讀，就會(huì)開(kāi)始進(jìn)行消息轉(zhuǎn)發(fā)。
理解消息轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制(message forwarding)
動(dòng)態(tài)方法解析
不要把消息轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制想象得很難，其實(shí)看過(guò)下面的你就會(huì)發(fā)現(xiàn)，沒(méi)有那么難。
我們有的時(shí)候會(huì)遇到這樣的crash：
我們都知道crash的原因是People沒(méi)有g(shù)otoschool這個(gè)方法，但是你調(diào)用了該方法，所以會(huì)產(chǎn)生NSInvalidArgumentException，reason：
?-[People?gotoschool]:?unrecognized?selector?sent?to?instance?0x1d4201780'復(fù)制代碼
接下來(lái)讓我們看看從發(fā)送消息到此crash的過(guò)程。前面消息的傳遞沒(méi)有成功找到實(shí)現(xiàn)，所以會(huì)走到消息轉(zhuǎn)發(fā)里面，我先在People類里面實(shí)現(xiàn)了這樣一個(gè)方法：
?void?gotoSchool(id?self,SEL?_cmd,id?value)?{????printf("go?to?school");}//對(duì)象在收到無(wú)法解讀的消息后，首先將調(diào)用所屬類的該方法。+?(BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel?{????NSString?*selectorString?=?NSStringFromSelector(sel);????if?([selectorString?isEqualToString:@"gotoschool"])?{????????class_addMethod(self,?sel,?(IMP)gotoSchool,?"@@:");????}????return?[super?resolveInstanceMethod:sel];}復(fù)制代碼
然后再次運(yùn)行程序，你會(huì)發(fā)現(xiàn)沒(méi)有crash了，而且順利打印出來(lái)"go to school"。
這個(gè)是什么個(gè)情況呢？先看看這個(gè)方法：
?+?(BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel?OBJC_AVAILABLE(10.5,?2.0,?9.0,?1.0,?2.0);+?(BOOL)resolveClassMethod:(SEL)sel?OBJC_AVAILABLE(10.5,?2.0,?9.0,?1.0,?2.0);復(fù)制代碼
這個(gè)方法是objc里面NSObject.h里面的方法。從字面理解就是處理實(shí)例方法(處理類方法)。下面是對(duì)其的介紹：
它的作用就是給一個(gè)實(shí)例方法（給定的選擇器）動(dòng)態(tài)提供一個(gè)實(shí)現(xiàn)。注釋也提供了一個(gè)demo告訴我們?nèi)绾蝿?dòng)態(tài)添加實(shí)現(xiàn)。
也就是說(shuō)當(dāng)消息傳遞無(wú)法處理的時(shí)候，首先會(huì)看一下所屬類，是否能動(dòng)態(tài)添加方法，以處理當(dāng)前未知的選擇子。這個(gè)過(guò)程叫做“動(dòng)態(tài)方法解析”(dynamic method resolution)。
這里我在動(dòng)態(tài)方法解析這里動(dòng)態(tài)添加了實(shí)現(xiàn)，然后程序就不會(huì)崩潰啦。
如果是類方法，就調(diào)用resolveClassMethod:方法進(jìn)行操作，和上面的resolveInstanceMethod一樣的處理方式。
這里還用到了calss_addMethod，后面會(huì)單獨(dú)寫篇博客對(duì)其介紹。感興趣的可以先自行查看API。
備援接收者
當(dāng)動(dòng)態(tài)方法解析沒(méi)有實(shí)現(xiàn)或者無(wú)法處理的時(shí)候，就會(huì)執(zhí)行
?-?(id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector?OBJC_AVAILABLE(10.5,?2.0,?9.0,?1.0,?2.0);復(fù)制代碼
這個(gè)方法也是objc里面NSObject.h里面的方法。我對(duì)People進(jìn)行了如下處理：
?-?(id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector?{????NSString?*selectorString?=?NSStringFromSelector(aSelector);????if?([selectorString?isEqualToString:@"gotoschool"])?{????????return?self.student;????}????return?nil;????}復(fù)制代碼
我在People里面添加了一個(gè)Student類實(shí)例，然后實(shí)現(xiàn)了forwardingTargetForSelector：方法。然后運(yùn)行，奇跡地發(fā)現(xiàn)程序也沒(méi)有崩潰。該方法的作用是（上圖也有介紹）：
返回一個(gè)對(duì)未識(shí)別消息處理的對(duì)象。如果實(shí)現(xiàn)了該方法，并且該方法沒(méi)有返回nil，那么這個(gè)返回的對(duì)象就會(huì)作為新的接收對(duì)象，這個(gè)未知的消息將會(huì)被新對(duì)象處理。通過(guò)此方案，我們可以用組合來(lái)模擬多重繼承的某些特性，比如我返回多個(gè)類的組合，那么就像繼承多個(gè)類一樣進(jìn)行處理。在對(duì)外調(diào)用者來(lái)說(shuō)，好像就是該對(duì)象親自處理的這些消息。
消息轉(zhuǎn)發(fā)
當(dāng)動(dòng)態(tài)方法解析和備援接收者都沒(méi)有進(jìn)行處理的話，就會(huì)執(zhí)行：
-?(void)forwardInvocation:(NSInvocation?*)anInvocation?OBJC_SWIFT_UNAVAILABLE("");復(fù)制代碼
這個(gè)方法也是objc里面NSObject.h里面的方法，我對(duì)People進(jìn)行如下處理：
?-?(void)forwardInvocation:(NSInvocation?*)anInvocation?{????NSLog(@"%@?can't?handle?by?People",NSStringFromSelector([anInvocation?selector]));}-?(NSMethodSignature?*)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector?{????NSMethodSignature?*sign?=?[NSMethodSignature?signatureWithObjCTypes:"@@:"];????return?sign;}復(fù)制代碼
再次運(yùn)行程序，發(fā)現(xiàn)程序沒(méi)有崩潰，只不過(guò)打印出來(lái)了“gotoschool can't handle by People”。
forwardInvocation:方法是將消息轉(zhuǎn)發(fā)給其他對(duì)象。
從注釋看：對(duì)一個(gè)你的對(duì)象不識(shí)別的消息進(jìn)行相應(yīng)，你必須重寫methodSignatureForSelector:方法，該方法返回一個(gè)NSMethodSIgnature對(duì)象，該對(duì)象包含了給定選擇器所標(biāo)識(shí)方法的描述。主要包含返回值的信息和參數(shù)信息。
實(shí)現(xiàn)forwardInvocation:方法時(shí)，若發(fā)現(xiàn)調(diào)用的message不是由本類處理，則續(xù)調(diào)用超類的同名方法。這樣所有父類均有機(jī)會(huì)處理此消息，直到NSObject。如果最后調(diào)用了NSObject的方法，那么該方法就會(huì)調(diào)用“doesNotRecognizerSelector：”，拋出異常，標(biāo)明選擇器最終未能得到處理。也就是上面的crash:NSInvalidArgumentException。
至此，真?zhèn)€消息轉(zhuǎn)發(fā)全流程結(jié)束。
上一個(gè)王圖：
總結(jié)
接收者在每一步都有機(jī)會(huì)對(duì)未知消息進(jìn)行處理，一句話：越早處理越好。如果能在第一步做完，就不進(jìn)行其他操作，因?yàn)閯?dòng)態(tài)方法解析會(huì)將此方法緩存。如果動(dòng)態(tài)方法解析不了，就放到第二步備援接收者，因?yàn)榈谌竭€要?jiǎng)?chuàng)建完整的NSInvocation。
在完整來(lái)一遍：
Q:說(shuō)一下你理解的消息轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制？
A:
先會(huì)調(diào)用objc_msgSend方法，首先在Class中的緩存查找IMP，沒(méi)有緩存則初始化緩存。如果沒(méi)有找到，則向父類的Class查找。如果一直查找到根類仍舊沒(méi)有實(shí)現(xiàn)，則執(zhí)行消息轉(zhuǎn)發(fā)。
1、調(diào)用resolveInstanceMethod：方法。允許用戶在此時(shí)為該Class動(dòng)態(tài)添加實(shí)現(xiàn)。如果有實(shí)現(xiàn)了，則調(diào)用并返回YES，重新開(kāi)始o(jì)bjc_msgSend流程。這次對(duì)象會(huì)響應(yīng)這個(gè)選擇器，一般是因?yàn)樗呀?jīng)調(diào)用過(guò)了class_addMethod。如果仍沒(méi)有實(shí)現(xiàn)，繼續(xù)下面的動(dòng)作。
2、調(diào)用forwardingTargetForSelector:方法，嘗試找到一個(gè)能響應(yīng)該消息的對(duì)象。如果獲取到，則直接把消息轉(zhuǎn)發(fā)給它，返回非nil對(duì)象。否則返回nil，繼續(xù)下面的動(dòng)作。注意這里不要返回self，否則會(huì)形成死循環(huán)。
3、調(diào)用methodSignatureForSelector:方法，嘗試獲得一個(gè)方法簽名。如果獲取不到，則直接調(diào)用doesNotRecognizeSelector拋出異常。如果能獲取，則返回非nil;傳給一個(gè)NSInvocation并傳給forwardInvocation：。
4、調(diào)用forwardInvocation:方法，將第三步獲取到的方法簽名包裝成Invocation傳入，如何處理就在這里面了，并返回非nil。
5、調(diào)用doesNotRecognizeSelector：，默認(rèn)的實(shí)現(xiàn)是拋出異常。如果第三步?jīng)]能獲得一個(gè)方法簽名，執(zhí)行該步驟 。
另附相關(guān)雜亂代碼(里面有動(dòng)態(tài)方法解析demo)。
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