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OC消息转发机制初探

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春夏love雨雪
2017.07.04 11:35* 字数 1469

一、大致原理,为什么可以有消息转发机制?

先来初步的了解下消息发送
在Objective-C中,使用对象进行方法调用是一个消息发送的过程(Objective-C采用“动态绑定机制”,所以所要调用的方法直到运行期才能确定;而不是像c等其它语言是“静态绑定机制”,在编译的过程中,调用哪些方法就已经确定好了的,若没有方法的实现就会报错)。例如:
id returnValue = [someObject messageName:parameter];
其中,someObject是消息的“接收者”,
messageName为“选择器”,“选择器”与参数合起来叫做消息。
当编译器看到消息后,会将其转为一条标准的C语言函数调用objc_msgSend,其原型如下:
void objc_msgSend (id self, SEL cmd, ...)
这是一个参数可变的函数,第一个参数是接受者,第二个参数是选择子,后续参数就是消息中的那些参数。
objc_msgSend会搜索接收者类中的“方法列表”(选择子的名称是查表时所用的“键”)。如果能找到与选择子名称相符的方法,就跳转至其实现代码,直接调用。
如果找不到,就沿着起继承体系一级一级向上查找。直到NSObject,如果最终还是没有找到相符的方法,那就执行“消息转发”。

下面知识点后半部目前不是很理解,先记录在这。

尾部调用优化:一般情况下,在方法内部调用用另外一个方法,就会把方法的内部变量、返回的地址等信息压入栈中。以便另外一个方法调用结束后,能够正确返回并处理。所以,如果A方法调用B方法,B方法调用C方法,C方法调用D方法⋯⋯,就需要往栈中压入许多信息。这样就可能发生栈溢出的情况。
为了在一定程度上避免这种情况发生,当方法是在最后一步执行另外一个方法的调用时,编译器会执行尾部调用优化。即不保留外层方法的信息(因为返回地址、内部变量等信息都不会再用到了),直接用内层方法的调用记录,取代外层方法的调用记录。


二、触发条件?

对象收到无法解读的消息时。例如:
我们实现一个 viewcontroller,其中并没有一个成员方法名为『setText:』,当编写这条语句时

[self setText:@"你好"];

由于 OC 是一门动态语言,在编译期只是显示一条 warning,而不是阻止运行的 error。如果忽略 warning 运行,程序会 crash,在控制台会显示类似下面我们常见的报错信息。

unrecognized selector sent to instance 0x7f931a4180d0

crash过程具体如下:
objc_msgSend是如何依据消息的接受者和方法名找到对应的方法?(前面有说)
首先,需要在接收者所属的类中的方法列表中去查找这个方法,找到了直接调用,没找到则一级一级遍历去基类的方法列表,直到NSObject,若果还没找到,那么就触发“消息转发”机制。
如果消息转发期间,我们没做相应的处理,或者是处理错误,换句话说若直到NSObject,继承体系中的其它类都无法处理这个消息转发,就会由NSObject调用相应的方法,并在方法中调用doesNotRecognizeSelector,以抛出异常。


三、处理方式?

先来大概的看下消息转发大致的流程:

图片摘自网络

当对象收到无法解读的消息时,就会启动“消息转发”机制。开发者可以在此过程中,通过函数对象处理未知的消息。
上图显示了消息转发的具体流程,接收者在每一步中均有机会处理消息。步骤越往后处理消息的代价越大。

  • 首先,会调用+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel。若方法返回YES,则表示可以处理该消息。在这个过程,可以动态地给消息增加方法。代码如下图所示(注意注释):
#import "PersonModel.h"
#import "CompanyModel.h"
//动态运行时必须添加这个头文件
#import <objc/runtime.h> 

@interface PersonModel()
@property(nonatomic, strong)CompanyModel *companyModel;
@end

@implementation PersonModel
//dynamic修饰的属性,编译器不会自动生成getter和setter,要程序员自己手动添加相应方法
//下面resolveInstanceMethod里面就动态添加setter和getter方法
@dynamic name;

- (id)init{
    self = [super init];
    if (self) {
        _companyModel = [[CompanyModel alloc] init];
    }
    return self;
}

+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel{
    NSString *selStr = NSStringFromSelector(sel);
    if ([selStr isEqualToString:@"name"]) {
        class_addMethod(self, sel, (IMP)nameGetter, "@@:");
        return YES;
    }
    if ([selStr isEqualToString:@"setName:"]) {
        class_addMethod(self, sel, (IMP)nameSetter, "v@:@");
        return YES;
    }
    return [super resolveInstanceMethod:sel];
 }

void nameSetter(id self, SEL cmd, id value){
    NSString *fullName = value;
    NSArray *nameArray = [fullName componentsSeparatedByString:@" "];
    PersonModel *model = (PersonModel *)self;
    model.firstName = nameArray[0];
    model.lastName  = nameArray[1];
}

id nameGetter(id self, SEL cmd){ 
    PersonModel *model = (PersonModel *)self;
    NSMutableString *name = [[NSMutableString alloc] init];
    if (nil != model.firstName) {
        [name appendString:model.firstName];
        [name appendString:@" "];
    }
    if (nil != model.lastName) {
        [name appendString:model.lastName];
    }
    return name;
}
  • 若方法返回NO,则进行消息转发的第二步,查找是否有其它的接收者。对应的处理函数是:- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector可以通过该函数返回一个可以处理该消息的对象。
- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector{  
    NSString *selStr = NSStringFromSelector(aSelector);
    if ([selStr isEqualToString:@"companyName"]) {
        return self.companyModel;
    }else{
        return [super forwardingTargetForSelector:aSelector];
    }
}
  • 若第二步返回nil,则进入消息转发的第三步。调用- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation。这个方法实现得很简单。只需要改变调用目标,使消息在新目标上得以调用即可。仅仅这样处理,实现的效果与第二步的消息转发是一致的(可能稍有点不同的是 它可以转发给多个接收者)。所以比较实用的实现方式是:先以某种方式改变消息内容,比如追加另外一个参数,或者改换选择子等。例如(注意注释):
- (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector{                          
    NSMethodSignature *sig = nil;
    NSString *selStr = NSStringFromSelector(aSelector);
    if ([selStr isEqualToString:@"deptName"]) {
        //此处返回的sig是方法forwardInvocation的参数anInvocation中的methodSignature
        sig = [self.companyModel methodSignatureForSelector:@selector(deptName:)];
    }else{
        sig = [super methodSignatureForSelector:aSelector];
    }
    return sig;
}

- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation{
    NSString *selStr = NSStringFromSelector(anInvocation.selector);
    if ([selStr isEqualToString:@"deptName"]) {
        [anInvocation setTarget:self.companyModel];
        //添加一个参数
        [anInvocation setSelector:@selector(deptName:)];
        BOOL hasCompanyName = YES;
        //第0个和第1个参数是target和sel隐形参数,0,1,2,所以添加的参数index为2
        [anInvocation setArgument:&hasCompanyName atIndex:2];
        [anInvocation retainArguments];
        [anInvocation invoke];
    }else{
        [super forwardInvocation:anInvocation];
    }
}

感谢

以上内容大部分是参考以下链接,本人只是消化归纳在这,以便以后查阅,感谢!
http://www.jianshu.com/p/01a19c64499c
http://www.jianshu.com/p/fa29c920409d
iOS runtime forwardInvocation详解及整理
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