本篇文章為大家展示了iOS中怎么實(shí)現(xiàn)消息發(fā)送和轉(zhuǎn)發(fā),內(nèi)容簡(jiǎn)明扼要并且容易理解,絕對(duì)能使你眼前一亮,通過(guò)這篇文章的詳細(xì)介紹希望你能有所收獲。
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消息發(fā)送
在 Objective-C 中,方法調(diào)用稱為向?qū)ο蟀l(fā)送消息:
// MyClass 類(lèi) @interface MyClass: NSObject - (void)printLog; @end @implementation MyClass - (void)printLog { NSLog(@"print log !"); } @end MyClass *myClass = [[MyClass alloc] init]; [myClass printLog]; // 輸出: print log !
上面代碼中的 [myClass printLog] 也可以這么寫(xiě):
((void (*)(id, SEL))(void *) objc_msgSend)(myClass, @selector(printLog));
[myClass printLog] 經(jīng)過(guò)編譯后就是調(diào)用 objc_msgSend 方法。
我們看看這個(gè)方法的文檔定義:
id objc_msgSend(id self, SEL op, ...);
self:消息的接收者 op: 消息的方法名,C 字符串 ... :參數(shù)列表
Runtime 是如何找到實(shí)例方法的具體實(shí)現(xiàn)的?
基礎(chǔ)概念
講之前,我們需要先明白一些基礎(chǔ)概念:Objective-C 是一門(mén)面向?qū)ο蟮恼Z(yǔ)言,對(duì)象又分為實(shí)例對(duì)象、類(lèi)對(duì)象、元類(lèi)對(duì)象以及根元類(lèi)對(duì)象。它們是通過(guò)一個(gè)叫 isa 的指針來(lái)關(guān)聯(lián)起來(lái),具體關(guān)系如下圖:
以我們上文的代碼為例:
MyClass *myClass = [[MyClass alloc] init];
整理下相互間的關(guān)系:
myClass 是實(shí)例對(duì)象
MyClass 是類(lèi)對(duì)象
MyClass 的元類(lèi)就是 NSObject 的元類(lèi)
NSObject 就是 Root class (class)
NSObject 的 superclass 為 nil
NSObject 的元類(lèi)就是它自己
NSObject 的 superclass 就是 NSObject
對(duì)應(yīng)上圖中的位置關(guān)系如下:
接著,我們用代碼來(lái)驗(yàn)證下上文的關(guān)系:
MyClass *myClass = [[MyClass alloc] init]; Class class = [myClass class]; Class metaClass = object_getClass(class); Class metaOfMetaClass = object_getClass(metaClass); Class rootMetaClass = object_getClass(metaOfMetaClass); Class superclass = class_getSuperclass(class); Class superOfSuperclass = class_getSuperclass(superclass); Class superOfMetaOfSuperclass = class_getSuperclass(object_getClass(superclass)); NSLog(@"MyClass 實(shí)例對(duì)象是:%p",myClass); NSLog(@"MyClass 類(lèi)對(duì)象是:%p",class); NSLog(@"MyClass 元類(lèi)對(duì)象是:%p",metaClass); NSLog(@"MyClass 元類(lèi)對(duì)象的元類(lèi)對(duì)象是:%p",metaOfMetaClass); NSLog(@"MyClass 根元類(lèi)對(duì)象是:%p",rootMetaClass); NSLog(@"MyClass 父類(lèi)是:%@",class_getSuperclass(class)); NSLog(@"MyClass 父類(lèi)的父類(lèi)是:%@",superOfSuperclass); NSLog(@"MyClass 父類(lèi)的元類(lèi)的父類(lèi)是:%@",superOfMetaOfSuperclass); NSLog(@"NSObject 元類(lèi)對(duì)象是:%p",object_getClass([NSObject class])); NSLog(@"NSObject 父類(lèi)是:%@",[[NSObject class] superclass]); NSLog(@"NSObject 元類(lèi)對(duì)象的父類(lèi)是:%@",[object_getClass([NSObject class]) superclass]); //輸出: MyClass 實(shí)例對(duì)象是:0x60c00000b8d0 MyClass 類(lèi)對(duì)象是:0x109ae3fd0 MyClass 元類(lèi)對(duì)象是:****0x109ae3fa8 MyClass 元類(lèi)對(duì)象的元類(lèi)對(duì)象是:****0x10ab02e58** MyClass 根元類(lèi)對(duì)象是:0x10ab02e58 MyClass 父類(lèi)是:NSObject MyClass 父類(lèi)的父類(lèi)是:(null) MyClass 父類(lèi)的元類(lèi)的父類(lèi)是:NSObject NSObject 元類(lèi)對(duì)象是:0x10ab02e58 NSObject 父類(lèi)是:(null) NSObject 元類(lèi)對(duì)象的父類(lèi)是:NSObject
可以發(fā)現(xiàn),輸出結(jié)果是完全符合我們的結(jié)論的!
現(xiàn)在我們能知道各種對(duì)象之間的關(guān)系:
實(shí)例對(duì)象通過(guò) isa 指針,找到類(lèi)對(duì)象 Class;類(lèi)對(duì)象同樣通過(guò) isa 指針,找到元類(lèi)對(duì)象;元類(lèi)對(duì)象也是通過(guò) isa 指針,找到根元類(lèi)對(duì)象;最后,根元類(lèi)對(duì)象的 isa 指針,指向自己??梢园l(fā)現(xiàn) NSObject 是整個(gè)消息機(jī)制的核心,絕大數(shù)對(duì)象都繼承自它。
尋找流程
上文提到了,一個(gè) Objective-C 方法會(huì)被編譯成 objc_msgSend,這個(gè)函數(shù)有兩個(gè)默認(rèn)參數(shù),id 類(lèi)型的 self, SEL 類(lèi)型的 op。我們先看看 id 的定義:
typedef struct objc_object *id; struct objc_object { Class _Nonnull isa OBJC_ISA_AVAILABILITY; };
我們可以看到,在 objc_object 結(jié)構(gòu)體中,只有一個(gè)指向 Class 類(lèi)型的 isa 指針。
我們?cè)倏纯?Class 的定義:
struct objc_class { Class _Nonnull isa OBJC_ISA_AVAILABILITY; #if !__OBJC2__ Class _Nullable super_class OBJC2_UNAVAILABLE; const char * _Nonnull name OBJC2_UNAVAILABLE; long version OBJC2_UNAVAILABLE; long info OBJC2_UNAVAILABLE; long instance_size OBJC2_UNAVAILABLE; struct objc_ivar_list * _Nullable ivars OBJC2_UNAVAILABLE; struct objc_method_list * _Nullable * _Nullable methodLists OBJC2_UNAVAILABLE; struct objc_cache * _Nonnull cache OBJC2_UNAVAILABLE; struct objc_protocol_list * _Nullable protocols OBJC2_UNAVAILABLE; #endif } OBJC2_UNAVAILABLE;
里面有很多參數(shù),很顯眼的能看到這一行:
struct objc_method_list * _Nullable * _Nullable methodLists OBJC2_UNAVAILABLE;
看名字也容易理解,這個(gè) methodLists 就是用來(lái)存放方法列表的。我們?cè)倏纯?objc_method_list 這個(gè)結(jié)構(gòu)體:
struct objc_method_list { struct objc_method_list * _Nullable obsolete OBJC2_UNAVAILABLE; int method_count OBJC2_UNAVAILABLE; #ifdef __LP64__ int space OBJC2_UNAVAILABLE; #endif /* variable length structure */ struct objc_method method_list[1] OBJC2_UNAVAILABLE; }
里面的 objc_method ,也就是我們熟悉的 Method:
struct objc_method { SEL _Nonnull method_name OBJC2_UNAVAILABLE; char * _Nullable method_types OBJC2_UNAVAILABLE; IMP _Nonnull method_imp OBJC2_UNAVAILABLE; }
Method 里面保存了三個(gè)參數(shù):
方法的名稱
方法的類(lèi)型
方法的具體實(shí)現(xiàn),由 IMP 指針指向
經(jīng)過(guò)層層挖掘,我們能明白實(shí)例對(duì)象調(diào)用方法的大致邏輯:
MyClass *myClass = [[MyClass alloc] init]; [myClass printLog];
先被編譯成 ((void (*)(id, SEL))(void *) objc_msgSend)(myClass, @selector(printLog));
沿著入?yún)?myClass 的 isa 指針,找到 myClass 的類(lèi)對(duì)象(Class),也就是 MyClass
接著在 MyClass 的方法列表 methodLists 中,找到對(duì)應(yīng)的 Method
最后找到 Method 中的 IMP 指針,執(zhí)行具體實(shí)現(xiàn)
類(lèi)對(duì)象的類(lèi)方法又是怎么找到并執(zhí)行的?
由上文,我們已經(jīng)知道,實(shí)例對(duì)象是通過(guò) isa 指針,找到其類(lèi)對(duì)象(Class)中保存的方法列表中的具體實(shí)現(xiàn)的。
比如:
MyClass *myClass = [[MyClass alloc] init]; [myClass printLog];
可以理解為:printLog 方法就是保存在 MyClass 中的。
那么如果是個(gè)類(lèi)方法,又是保存在什么地方的呢?
我們回顧下 Class 的定義:
struct objc_class { Class _Nonnull isa OBJC_ISA_AVAILABILITY; #if !__OBJC2__ Class _Nullable super_class OBJC2_UNAVAILABLE; const char * _Nonnull name OBJC2_UNAVAILABLE; long version OBJC2_UNAVAILABLE; long info OBJC2_UNAVAILABLE; long instance_size OBJC2_UNAVAILABLE; struct objc_ivar_list * _Nullable ivars OBJC2_UNAVAILABLE; struct objc_method_list * _Nullable * _Nullable methodLists OBJC2_UNAVAILABLE; struct objc_cache * _Nonnull cache OBJC2_UNAVAILABLE; struct objc_protocol_list * _Nullable protocols OBJC2_UNAVAILABLE; #endif } OBJC2_UNAVAILABLE;
可以發(fā)現(xiàn)到這一行:
Class _Nonnull isa OBJC_ISA_AVAILABILITY;
這里的 isa 同樣是指向一個(gè) Class 的指針。上文中,我們也知道了類(lèi)對(duì)象的 isa 指針是指向元類(lèi)對(duì)象的。那么不難得出:
類(lèi)對(duì)象的類(lèi)方法,是保存在元類(lèi)對(duì)象中的!
類(lèi)對(duì)象和元類(lèi)對(duì)象都是 Class 類(lèi)型,僅僅服務(wù)的對(duì)象不同罷了。找到了元類(lèi)對(duì)象,自然就找到了元類(lèi)對(duì)象中的 methodLists,接下來(lái)就和實(shí)例對(duì)象的方法尋找調(diào)用一樣的流程了。
關(guān)于父類(lèi)(superclass)
在 Objective-C 中,子類(lèi)調(diào)用一個(gè)方法,如果沒(méi)有子類(lèi)沒(méi)有實(shí)現(xiàn),父類(lèi)實(shí)現(xiàn)了,會(huì)去調(diào)用父類(lèi)的實(shí)現(xiàn)。上文中,找到 methodLists 后,尋找 Method 的過(guò)程如下:
如何提高方法查找的效率?
上文中,我們大概知道,方法是通過(guò) isa 指針,查找 Class 中的 methodLists 的。如果子類(lèi)沒(méi)實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)的方法實(shí)現(xiàn),還會(huì)沿著父類(lèi)去查找。整個(gè)工程,可能有成萬(wàn)上億個(gè)方法,是如何解決性能問(wèn)題的呢?
例如:
for (int i = 0; i < 100000; ++i) { MyClass *myObject = myObjects[i]; [myObject methodA]; }
這種高頻次的調(diào)用 methodA,如果每調(diào)用一次都需要遍歷,性能是非常差的。所以引入了 Class Cache 機(jī)制:
Class Cache 認(rèn)為,當(dāng)一個(gè)方法被調(diào)用,那么它之后被調(diào)用的可能性就越大。
查找方法時(shí),會(huì)先從緩存中查找,找到直接返回 ;找不到,再去 Class 的方法列表中找。
在上文中 Class 的定義中,我們可以發(fā)現(xiàn) cache:
struct objc_cache * _Nonnull cache OBJC2_UNAVAILABLE;
說(shuō)明了緩存是存在類(lèi)中的,每個(gè)類(lèi)都有一份方法緩存,而不是每個(gè)類(lèi)的 object 都保存了一份。
消息轉(zhuǎn)發(fā)
如果方法列表(methodLists)沒(méi)找到對(duì)應(yīng)的 selector 呢?
// ViewController.m 中 (未實(shí)現(xiàn) myTestPrint 方法) [self performSelector:@selector(myTestPrint:) withObject:@",你好 !"];
系統(tǒng)會(huì)提供三次補(bǔ)救的機(jī)會(huì)。
第一次
+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel {} (實(shí)例方法) + (BOOL)resolveClassMethod:(SEL)sel {} (類(lèi)方法)
這兩個(gè)方法,一個(gè)針對(duì)實(shí)例方法;一個(gè)針對(duì)類(lèi)方法。返回值都是 Bool。
使用示例:
// ViewController.m 中 void myMethod(id self, SEL _cmd,NSString *nub) { NSLog(@"ifelseboyxx%@",nub); } + (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel { #pragma clang diagnostic push #pragma clang diagnostic ignored "-Wundeclared-selector" if (sel == @selector(myTestPrint:)) { #pragma clang diagnostic pop class_addMethod([self class],sel,(IMP)myMethod,"v@:@"); return YES; }else { return [super resolveInstanceMethod:sel]; } }
我們只需要在 resolveInstanceMethod: 方法中,利用 class_addMethod 方法,將未實(shí)現(xiàn)的 myTestPrint: 綁定到 myMethod 上就能完成轉(zhuǎn)發(fā),最后返回 YES。
第二次
- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector {}
這個(gè)方法要求返回一個(gè) id。使用場(chǎng)景一般是將 A 類(lèi)的某個(gè)方法,轉(zhuǎn)發(fā)到 B 類(lèi)的實(shí)現(xiàn)中去。
使用示例:
想轉(zhuǎn)發(fā)到 Person 類(lèi)中的 -myTestPrint: 方法中:
@interface Person : NSObject @end @implementation Person - (void)myTestPrint:(NSString *)str { NSLog(@"ifelseboyxx%@",str); } @end
// ViewController.m 中 - (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector { #pragma clang diagnostic push #pragma clang diagnostic ignored "-Wundeclared-selector" if (aSelector == @selector(myTestPrint:)) { #pragma clang diagnostic pop return [Person new]; }else{ return [super forwardingTargetForSelector:aSelector]; } }
第三次
- (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector {} - (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation {}
第一個(gè)要求返回一個(gè)方法簽名,第二個(gè)方法轉(zhuǎn)發(fā)具體的實(shí)現(xiàn)。二者相互依賴,只有返回了正確的方法簽名,才會(huì)執(zhí)行第二個(gè)方法。
這次的轉(zhuǎn)發(fā)作用和第二次的比較類(lèi)似,都是將 A 類(lèi)的某個(gè)方法,轉(zhuǎn)發(fā)到 B 類(lèi)的實(shí)現(xiàn)中去。不同的是,第三次的轉(zhuǎn)發(fā)相對(duì)于第二次更加靈活,forwardingTargetForSelector: 只能固定的轉(zhuǎn)發(fā)到一個(gè)對(duì)象;forwardInvocation: 可以讓我們轉(zhuǎn)發(fā)到多個(gè)對(duì)象中去。
使用實(shí)例:
想轉(zhuǎn)發(fā)到 Person 類(lèi)以及 Animal 類(lèi)中的 -myTestPrint: 方法中:
@interface Person : NSObject @end @implementation Person - (void)myTestPrint:(NSString *)str { NSLog(@"ifelseboyxx%@",str); } @end
@interface Animal : NSObject @end @implementation Animal - (void)myTestPrint:(NSString *)str { NSLog(@"tiger%@",str); } @end
// ViewController.m 中 - (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector { #pragma clang diagnostic push #pragma clang diagnostic ignored "-Wundeclared-selector" if (aSelector == @selector(myTestPrint:)) { #pragma clang diagnostic pop return [NSMethodSignature signatureWithObjCTypes:"v@:@"]; } return [super methodSignatureForSelector:aSelector]; } - (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation { Person *person = [Person new]; Animal *animal = [Animal new]; if ([person respondsToSelector:anInvocation.selector]) { [anInvocation invokeWithTarget:person]; } if ([animal respondsToSelector:anInvocation.selector]) { [anInvocation invokeWithTarget:animal]; } }
?? 如果到了第三次機(jī)會(huì),還沒(méi)找到對(duì)應(yīng)的實(shí)現(xiàn),就會(huì) crash:
unrecognized selector sent to instance 0x7f9f817072b0
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本文來(lái)源:http://muchs.cn/article20/ghshco.html
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