iOS - 消息发送的完备流程

手机游戏开发者 · 2024-10-2 19:42:18

写在前面

在OC内里，调用对象的某个方法着实就是给这个对象发送一个消息，这个过程我们把它分为三大阶段，分别为：消息发送阶段、动态剖析阶段、消息转发阶段，本文将细细分析这三个阶段，但是在分析这三大阶段之前我们需要先回顾一下Class的结构。
Class结构

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在objc-runtime-new.h中可以看到objc_class结构如下：
struct objc_object { Class isa;};struct objc_class : objc_object { Class superclass; cache_t cache; // 方法缓存 class_data_bits_t bits; // 获取详细类信息 class_rw_t *data() const { return bits.data(); } ...... };从上面的结构我们可以看到有一个类cache_t，这个类就是专门拿来做方法缓存干系的类，结构如下：
struct cache_t { struct bucket_t *buckets(); mask_t occupied(); mask_t mask();};struct bucket_t { cache_key_t _key; IMP _imp;};class_data_bits_t用于获取详细的类信息，结构如下：
#define FAST_DATA_MASK 0x00007ffffffffff8ULstruct class_data_bits_t { uintptr_t bits;public: class_rw_t* data() { return (class_rw_t *)(bits & FAST_DATA_MASK); }};// readWrite：可读可写struct class_rw_t { uint32_t flags; uint32_t witness; Class firstSubclass; Class nextSiblingClass; class_rw_ext_t *ext; const class_ro_t *ro;};struct class_rw_ext_t { class_ro_t *ro; method_array_t methods;// 方法列表 property_array_t properties; // 属性列表 protocol_array_t protocols; // 协议列表 char *demangledName; uint32_t version;}// readOnly:只读struct class_ro_t { uint32_t flags; uint32_t instanceStart; uint32_t instanceSize; #ifdef __LP64__ uint32_t reserved;#endif const uint8_t * ivarLayout; const char * name; // 类名 method_list_t * baseMethodList; protocol_list_t * baseProtocols; const ivar_list_t * ivars; // 成员变量列表 const uint8_t * weakIvarLayout; property_list_t *baseProperties;};分析到这里，Class结构我们已相识清楚，接下来就是调用对象的方法来研究一下消息发送的完备流程。
消息发送阶段

在OC内里，调用对象的某个方法就是给这个对象发送一条消息，这里我们新建一个Person类，以[person personRun]为例来看看消息发送阶段的流程。
在【iOS重学】方法缓存cache_t的分析这篇文章中我们重要分析了方法缓存，发起各人先看一下缓存可以资助我们明白接下来的流程。
我们知道OC中的方法调用着实就是转成objc_msgSend()函数的调用（load方法除外），如下：

// 消息发送阶段源码跟读序次1. objc-msg-arm64 汇编文件 ENTRY _objc_msgSend b.le LNilOrTagged CacheLookup NORMAL, _objc_msgSend, __objc_msgSend_uncached .macro CacheLookup CacheHit // 掷中缓存 MissLabelDynamic // 着实就是__objc_msgSend_uncached STATIC_ENTRY __objc_msgSend_uncached MethodTableLookup .macro MethodTableLookup bl _lookupImpOrForward2. objc-runtime-new.mm 文件 lookupImpOrForward getMethodNoSuper_nolock(curClass, sel) curClass = curClass->getSuperclass() cache_getImp(curClass, sel) // 从父类缓存内里查找 log_and_fill_cache // 缓存方法到消息吸取者这个类消息发送的流程图如下：

我们来验证一下是否真的缓存了调用的方法：

未调用personRun时，我们查一下在Person类的cache内里是否能找到personRun方法缓存：
Person *person = [[Person alloc] init];mj_objc_class *personClass = (__bridge mj_objc_class *)[Person class];NSLog(@"%@ %p",NSStringFromSelector(@selector(personRun)), personClass->cache.imp(@selector(personRun)));打印结果如下：
2022-04-10 13:11:30.367394+0800 RuntimeDemo[88049:12459843] personRun 0x0结果分析：在cache并没有找到personRun的IMP。
调用personRun之后，我们查一下Person类的cache内里是否能找到personRun方法缓存：
Person *person = [[Person alloc] init];[person personRun];mj_objc_class *personClass = (__bridge mj_objc_class *)[Person class];NSLog(@"%@ %p",NSStringFromSelector(@selector(personRun)), personClass->cache.imp(@selector(personRun)));打印结果如下：
2022-04-10 13:13:30.294687+0800 RuntimeDemo[88074:12461806] personRun 0x78cc0结果分析：调用personRun之后，会把personRun缓存到方法缓存内里

动态方法剖析阶段

当第一阶段【消息发送阶段】没有找到方法实现就会进入第二阶段【动态方法剖析阶段】。
// 动态方法剖析阶段源码跟读序次1. objc-runtime-new.mm 文件 resolveMethod_locked resolveInstanceMethod 或 resolveClassMethod lookupImpOrNilTryCache _lookupImpTryCache lookupImpOrForward动态方法剖析的流程图如下：

动态方法剖析流程

根据+ (BOOL)resolveInstanceMethod

SEL)sel （实例方法调用这个）或+ (BOOL)resolveClassMethod

SEL)sel(类方法调用这个)来做动态方法剖析，然后重新走一遍消息发送的流程（从消息担当者的方法缓存内里开始继承往下实行）
动态方法剖析代码

- (void)otherRun { NSLog(@"%s",__func__);}+ (BOOL)resolveInstanceMethod

SEL)sel { if (sel == @selector(personRun)) { Method otherMethod = class_getInstanceMethod(self, @selector(otherRun)); IMP imp = class_getMethodImplementation(self, @selector(otherRun)); class_addMethod(self, sel, method_getImplementation(otherMethod), method_getTypeEncoding(otherMethod)); return YES; } return [super resolveInstanceMethod:sel];}消息转发阶段

假如前面的两个阶段都没有实现，就会继承进入【消息转发】的流程。
// 消息转发阶段的源码跟读序次1. objc-msg-arm64 汇编文件 forward_imp = _objc_msgForward_impcache STATIC_ENTRY __objc_msgForward_impcache b __objc_msgForward ENTRY __objc_msgForward ENTRY __objc_msgForward_stret __objc_forward_stret_handler2. objc-runtime-new.mm 文件 void *_objc_forward_stret_handler = (void *)objc_defaultForwardStretHandler;3. CoreFoundation 框架 __forwarding__ // 不开源消息转发的流程图如下：

消息转发流程

消息转发流程也分为了两步：
第一步：forwardingTargetForSelector：方法是指把相应这个方法的对象转发给其他的对象，那么消息担当者就发生了变化，会重新调用一遍objc_MsgSend(消息担当者，SEL)流程
第二步：forwardingTargetForSelector: 方法返回为nil，继承查抄methodSignatureForSelector：是否返回了一个方法署名，然后去实行forwardInvocation:方法
消息转发流程干系代码实现

实例方法流程

// 第一步- (id)forwardingTargetForSelector

SEL)aSelector { if (aSelector == @selector(personRun)) { return [[Student alloc] init]; // 这里返回的是你想把这个消息转发给哪个对象 } return [super forwardingTargetForSelector:aSelector];}// 第二步- (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector

SEL)aSelector { if (aSelector == @selector(personRun)) { // ⚠️：这里的方法署名的types不能任意写因为这里的方法署名决定了下一步的NSInvocation的返回值、参数范例等 return [NSMethodSignature signatureWithObjCTypes:"i@:i"]; } return [super methodSignatureForSelector:aSelector];}- (void)forwardInvocation

NSInvocation *)anInvocation { [anInvocation invokeWithTarget:[Student new]]; // 在这个方法里可以做任何我们想做的事变}

类方法流程

// 第一步+ (id)forwardingTargetForSelector

SEL)aSelector { if (aSelector == @selector(personTest)) { return [Student class]; } return [super forwardingTargetForSelector:aSelector];}// 第二步+ (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector

SEL)aSelector { if (aSelector == @selector(personTest)) { return [Student methodSignatureForSelector:aSelector]; } return [super methodSignatureForSelector:aSelector];}+ (void)forwardInvocation

NSInvocation *)anInvocation { [anInvocation invokeWithTarget:[Student class]];}+ (void)doesNotRecognizeSelector

SEL)aSelector { NSLog(@"%s",__func__);}关于NSInvocation类

@interface NSInvocation : NSObject+ (NSInvocation *)invocationWithMethodSignature:(NSMethodSignature *)sig;// 方法署名@property (readonly, retain) NSMethodSignature *methodSignature;// retain所有参数防止参数被dealloc- (void)retainArguments;// 参数是否都被retained@property (readonly) BOOL argumentsRetained;// 消息吸取者@property (nullable, assign) id target;// 方法名@property SEL selector;// 获取返回值- (void)getReturnValue:(void *)retLoc;// 设置返回值- (void)setReturnValue:(void *)retLoc;// 获取idx的参数- (void)getArgument:(void *)argumentLocation atIndex:(NSInteger)idx;// 设置idx的参数- (void)setArgument:(void *)argumentLocation atIndex:(NSInteger)idx;// 调用- (void)invoke;- (void)invokeWithTarget:(id)target;@end各人有爱好的话可以去试试NSInvacation的使用。
末了

假如按照上面的三大流程都走完之后依然没有找到相应的方法实现，那这个调用末了就会调用doesNotRecognizeSelecto:抛出非常，假如错误请多多指教，末了接待去我的个人技术博客逛逛。

iOS - 消息发送的完备流程

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