iOS 方法动态决议和消息转发机制
通过上一篇章的学习，OC调用方法，底层是调用 objc_msgSend 发送消息。在发送消息时会经过一系列的快速
查找、慢速查找，如果查找到对应的 IMP，直接返回；如果没有找到，就会进入到方法的动态解析和消息转发流程。
1. 动态方法决议
通过探索objc_msgSend源码，当慢速查找依然没有找到IMP时，会进入方法动态解析阶段，源码如下：
在经过_class_resolveMethod方法后，在进行一次retry，重新进行一遍方法的查找流程，而只有一次动态方法解析的机会就是在_class_resolveMethod方法中。
_class_resolveMethod源码如下：
void _class_resolveMethod(Class cls, SEL sel, id inst)
{
// 是否是元类
if (! cls->isMetaClass()) {
// try [cls resolveInstanceMethod:sel]
_class_resolveInstanceMethod(cls, sel, inst);
}
else {
// try [nonMetaClass resolveClassMethod:sel]
// and [cls resolveInstanceMethod:sel]
_class_resolveClassMethod(cls, sel, inst); // 已经处理
if (!lookUpImpOrNil(cls, sel, inst,
NO/*initialize*/, YES/*cache*/, NO/*resolver*/))
{
// 对象方法 决议
_class_resolveInstanceMethod(cls, sel, inst);
}
}
}
因为类方法是存储在元类中，所以在_class_resolveMethod中的处理有所不同
元 类：说明是对元类中的类方法进行处理，但是元类中的方法是在根元类中以实例方法的形式存储的，所以
最终会查找根元类的实例方法，调用实例方法解析查找。
非元类：对储存在类中的实例方法进行处理。
1.1 实例方法动态解析 _class_resolveInstanceMethod
在_class_resolveInstanceMethod方法中对实例方法动态解析，源码如下：
static void _class_resolveInstanceMethod(Class cls, SEL sel, id inst)
{
// 1. 判断系统是否实现SEL_resolveInstanceMethod方法
// 即+(BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel,
// 继承自NSObject的类，默认实现，返回NO
if (! lookUpImpOrNil(cls->ISA(), SEL_resolveInstanceMethod, cls,
NO/*initialize*/, YES/*cache*/, NO/*resolver*/))
{
// Resolver not implemented.
// 不是NSObject的子类，也未实现+(BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel,
// 直接返回，没有动态解析的必要
return;
}
// 2. 系统给你一次机会 - 你要不要针对 sel 来操作一下下
BOOL (*msg)(Class, SEL, SEL) = (typeof(msg))objc_msgSend;
bool resolved = msg(cls, SEL_resolveInstanceMethod, sel);
// 3. 再次寻找IMP
IMP imp = lookUpImpOrNil(cls, sel, inst,
NO/*initialize*/, YES/*cache*/, NO/*resolver*/);
if (resolved && PrintResolving) {
if (imp) {
_objc_inform("RESOLVE: method %c[%s %s] "
"dynamically resolved to %p",
cls->isMetaClass() ? '+' : '-',
cls->nameForLogging(), sel_getName(sel), imp);
}
else {
// Method resolver didn't add anything?
_objc_inform("RESOLVE: +[%s resolveInstanceMethod:%s] returned YES"
", but no new implementation of %c[%s %s] was found",
cls->nameForLogging(), sel_getName(sel),
cls->isMetaClass() ? '+' : '-',
cls->nameForLogging(), sel_getName(sel));
}
}
}
由此：我们可以在+(BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel方法中对未实现的方法指定已实现方法的IMP，并添加到类中，实现方法动态解析，防止系统崩溃。
+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel{
NSLog(@"来了老弟:%s - %@",__func__,NSStringFromSelector(sel));
if (sel == @selector(saySomething)) {
NSLog(@"说话了");
IMP sayHIMP = class_getMethodImplementation(self, @selector(sayHello));
Method sayHMethod = class_getInstanceMethod(self, @selector(sayHello));
const char *sayHType = method_getTypeEncoding(sayHMethod);
return class_addMethod(self, sel, sayHIMP, sayHType);
}
return [super resolveInstanceMethod:sel];
}
我们也可以在此方法中根据方法的前缀、路由、事务，跳转的不同的页面，进行bug收集。
1.2 _class_resolveClassMethod
如果是元类，在_class_resolveClassMethod方法中对相关类方法的进行动态解析，该方法的实现步骤和实例方法的实现步骤类似,区别是消息发送的时候获取的是元类，即：
_class_resolveClassMethod源码如下：
static void _class_resolveClassMethod(Class cls, SEL sel, id inst)
{
assert(cls->isMetaClass());
// 1. 判断系统是否实现SEL_resolveClassMethod方法
// 即+(BOOL)resolveClassMethod:(SEL)sel,
// 继承自NSObject的类，默认实现，返回NO
if (! lookUpImpOrNil(cls, SEL_resolveClassMethod, inst,
NO/*initialize*/, YES/*cache*/, NO/*resolver*/))
{
// Resolver not implemented.
return;
}
//2. 系统给你一次机会
// 通过objc_msgSend调用一下+(BOOL)resolveClassMethod:(SEL)sel方法
BOOL (*msg)(Class, SEL, SEL) = (typeof(msg))objc_msgSend;
bool resolved = msg(_class_getNonMetaClass(cls, inst),
SEL_resolveClassMethod, sel);
// Cache the result (good or bad) so the resolver doesn't fire next time.
// +resolveClassMethod adds to self->ISA() a.k.a. cls
//3. 再次查找IMP
IMP imp = lookUpImpOrNil(cls, sel, inst,
NO/*initialize*/, YES/*cache*/, NO/*resolver*/);
if (resolved && PrintResolving) {
if (imp) {
_objc_inform("RESOLVE: method %c[%s %s] "
"dynamically resolved to %p",
cls->isMetaClass() ? '+' : '-',
cls->nameForLogging(), sel_getName(sel), imp);
}
else {
// Method resolver didn't add anything?
_objc_inform("RESOLVE: +[%s resolveClassMethod:%s] returned YES"
", but no new implementation of %c[%s %s] was found",
cls->nameForLogging(), sel_getName(sel),
cls->isMetaClass() ? '+' : '-',
cls->nameForLogging(), sel_getName(sel));
}
}
}
因此，当我们要进行类方法的动态解析时，需要添加+ (BOOL)resolveClassMethod:(SEL)sel进行动态方法解析：
+ (BOOL)resolveClassMethod:(SEL)sel{
NSLog(@"来了类方法:%s - %@",__func__,NSStringFromSelector(sel));
if (sel == @selector(sayLove)) {
NSLog(@"说- 说你你爱我");
IMP sayHIMP = class_getMethodImplementation(self, @selector(sayObjc));
Method sayHMethod = class_getClassMethod(self, @selector(sayObjc));
const char *sayHType = method_getTypeEncoding(sayHMethod);
// 类方法在元类 objc_getMetaClass("LGStudent")
return class_addMethod(self, sel, sayHIMP, sayHType);
}
return [super resolveClassMethod:sel];
}
小结
- 方法先经过缓存查找，方法列表查找后，后进入动态方法解析阶段
- 实例方法解析需要实现
resolveInstanceMethod方法 - 类方法解析需要实现
resolveClassMethod方法 - 类方法存储在元类之中，由于
元类继承自根元类，根元类最终继承自NSObject，因此对类方法解析的时候，最终会查找到NSObject。由于元类和根源类由系统创建，无法修改，所以可以再根元类的父类NSObject中，添加对应的实例方法resolveInstanceMethod进行动态解析。
2. 消息转发
在方法查找过程中，经过缓存查找，方法列表查找和动态方法解析，如果以上步骤都没有查找到IMP，也没有进行方法动态解析，那么就会进入最后一步，崩溃。
_objc_msgForward_impcache是汇编方法，如下：
STATIC_ENTRY __objc_msgForward_impcache
// Method cache version
// THIS IS NOT A CALLABLE C FUNCTION
// Out-of-band Z is 0 (EQ) for normal, 1 (NE) for stret
beq __objc_msgForward
b __objc_msgForward_stret
END_ENTRY __objc_msgForward_impcache
ENTRY __objc_msgForward
// Non-stret version
MI_GET_EXTERN(r12, __objc_forward_handler)
ldr r12, [r12]
bx r12
END_ENTRY __objc_msgForward
ENTRY __objc_msgForward_stret
在 _objc_msgForward_impcache中，调用__objc_msgForward，然后调用__objc_forward_handler，转掉_objc_forward_handler OC方法如下，然后就是经典崩溃。
那么，在崩溃时，为什么会打印如上图的一系列堆栈信息呢 ？
通过查看
lookUpImpOrForward源码，如上图，当查找到IMP时，会调用log_and_fill_cache方法，进行缓存填充和日志存储。
log_and_fill_cache如上图，通过控制objcMsgLogEnabled来控制日志存储，日志会记录在/tmp/msgSends目录下，而objcMsgLogEnabled的赋值是在instrumentObjcMessageSends之中，可以暴露这个方法，来达到外部打日志的操作。
在查看/tmp/msgSends目录下的文件，如图：
发现调用resolveInstanceMethod:, forwardingTargetForSelector，methodSignatureForSelector，doesNotRecognizeSelector一系列方法，进行消息转发。
2.1 快速转发流程
通过查看forwardingTargetForSelector的官方文档，
- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector方法，
1. 返回一个对象。如果这个对象非空、非nil，系统会将消息转发给这个对象执行，否则，继续查找其他流程。
系统给了将这个SEL转给其他对象的机会。
2. 如果返回nil，或者没有处理消息转发，会走到forwardInvocation:方法进行处理，进入慢速消息转发流程。
可以通过一下代码，将saySomething方法的消息转发到LGTeacher类中实现，而不会引起系统崩溃，至此消息快速转发结束。
- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector{
NSLog(@"%s -- %@",__func__,NSStringFromSelector(aSelector));
if (aSelector == @selector(saySomething)) {
return [LGTeacher alloc];
}
return [super forwardingTargetForSelector:aSelector];
}
2.2 慢速转发流程
进入慢速查找流程，首先必须先实现methodSignatureForSelector方法，返回一个签名，这个方法签名里面封装了返回值类型，参数类型等信息。
- (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector{
NSLog(@"%s -- %@",__func__,NSStringFromSelector(aSelector));
if (aSelector == @selector(saySomething)) { // v @ :
return [NSMethodSignature signatureWithObjCTypes:"v@:"];
}
return [super methodSignatureForSelector:aSelector];
}
然后还必须实现- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation;
- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)invocation
{
SEL aSelector = [invocation selector];
if ([friend respondsToSelector:aSelector])
[invocation invokeWithTarget:friend];
else
[super forwardInvocation:invocation];
}
注意：
1. forwardInvocation 方法和 methodSignatureForSelector 方法必须同时实现
2. methodSignatureForSelector 会生成一个签名，NSInvocation对象，将NSInvocation对象作为
参数传给 forwardInvocation 方法的
3. 在forwardInvocation方法里面将消息给能处理该消息的对象，以避免对象调用
didNotRecognizeSelector 方法导致崩溃
4. forwardInvocation 这个方法类似于将消息当做事务堆放起来，在这里谁可以操作就在这里面操作，
就算不操作也不会崩溃，这里也是防崩溃的最后处理机会。
接下来看一下系统NSObject中forwardInvocation的实现：
+ (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)invocation {
[self doesNotRecognizeSelector:(invocation ? [invocation selector] : 0)];
}
- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)invocation {
[self doesNotRecognizeSelector:(invocation ? [invocation selector] : 0)];
}
// Replaced by CF (throws an NSException)
+ (void)doesNotRecognizeSelector:(SEL)sel {
_objc_fatal("+[%s %s]: unrecognized selector sent to instance %p",
class_getName(self), sel_getName(sel), self);
}
// Replaced by CF (throws an NSException)
- (void)doesNotRecognizeSelector:(SEL)sel {
_objc_fatal("-[%s %s]: unrecognized selector sent to instance %p",
object_getClassName(self), sel_getName(sel), self);
}
由此可见，系统最后是在doesNotRecognizeSelector方法中抛出异常的，所以重写forwardInvocation方法后，不管里面有么有实现，或者执行父类的方法，程序都是不会崩溃的。
消息转发流程图：
总结
当调用了未实现的方法，三个解决途径：
1、resolveInstanceMethod：为发送消息的对象的添加一个IMP，然后再让该对象去处理
2、forwardingTargetForSelector：将该消息转发给能处理该消息的对象
3、methodSignatureForSelector和 forwardInvocation：第一个方法生成方法签名，然后创建
NSInvocation 对象作为参数给第二个方法，然后在forwardInvocation 方法里面做消息处理，
只要在第二个方法里面不执行父类的方法，即使不处理也不会崩溃
关于resolveInstanceMethod 方法调用两次的问题？
- 当查找
IMP时，没有找到时，进入方法动态解析时，会第一次调用resolveInstanceMethod - 然后进入消息转发流程，调用
forwardingTargetForSelector,将该消息转发给能处理该消息的对象 - 调用
methodSignatureForSelector和forwardInvocation,返回签名 - 调用
forwardInvocation
在断点调试时，通过汇编，发现第二次resolveInstanceMethod调用在第三步和第四步之间，猜测，当签名处理完毕时，会匹配返回的签名和原始调用方法的签名，那么怎么找到原始调用方法的签名呢？重新发送一次消息。调用class_getInstanceMethod，重新查找一次方法，再一次发送resolveInstanceMethod
