iOS 运行时之消息转发机制

bigbutterfly 发布于7天前 阅读22次
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今天写一篇老生常谈的话题 —— Objective-C 的消息转发机制。Objective-C 下所有的方法调用都可以理解为,给一个对象发送一个消息。一个对象接收到消息后,会从当前类的方法列表或者父类的方法列表查找到对应的方法实现(IMP)来处理该消息。大致流程如下:

  1. 通过 NSObject 的 isa 指针找到对应的 Class
  2. 在 Class 的方法列表中找到对应的 selector
  3. 如果在当前 Class 中未能找到 selector 则往父类的方法中继续查找
  4. 如果能找到对应的 selector 则去执行对象的方法实现(IMP)

在上述流程中如果不能找对对应的 selector 时,这时候就会进入消息转发机制。消息转发机制可分为两个阶段,在这两个阶段中,有 3 次机会来处理之前未能处理 selector ,越往后所花费的代价将越大,处理的灵活程度也就越高。如下图所示:

iOS 运行时之消息转发机制

第一阶段

第一阶段也可称之为 动态方法解析 阶段,在该阶段中,可以动态的为类添加一个方法,从而让动态添加的方法来处理之前未能处理的消息。可重写类以下方法:

+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel

如果是类的静态方法,可重写以下方法:

+ (BOOL)resolveClassMethod:(SEL)sel

SEL 就是未能处理的 selector ,返回值为 BOOL 表示是否增加了新的方法来处理该 selector 。在当前阶段处理未知 selector 的前提是,你已经准备好了新的方法来处理该 selector ,等着运行时将方法动态添加到类中即可,该阶段一般用来实现 @dynamic 属性。

第二阶段

如果在第一该阶段中为能处理未知的 selector ,运行时将进入第二阶段消息的转发,在该阶段中我们可以将未知的 selector 转发给其他对象来处理。运行时提供两次机会,来做消息的转发,第一次是重写以下方法:

- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector

该方法的 SEL 就是未能处理的 selector ,返回值类型为 id 用来指定 selector 处理的对象,运行时将会把未能处理的 SEL 转发给该对象。该阶段我们可以将 selector 转发到类中的其他对象来处理,从而实现 代理模式 。如果不重写该方法,运行时将把方法调用的所有细节封装到 NSInvocation 对象中,进入完整的消息转发机制中,运行时将继续调用一下方法来进行消息的派发:

- (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector
- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation

方法中的 NSInvocation 参数,包含了所有方法调用的细节,包括 selector/target/参数 等,重写该方法后我们可以将 anInvocation 转发给多个对象来处理该消息。在该阶段我们可以用来实现 “多重继承” 或者多重代理等。

如果在两个阶段都不做任何处理的话,运行时将会把 selector 交由 doesNotRecognizeSelector 方法来处理,从而抛出异常导致 Crash ,异常信息一般如下:

-[*** ***]:unrecognized selector sent to instance 0x*****

重写 respondsToSelector 方法

Objective-C 中 respondsToSelector 方法可以用检查类对象是否能够处理对应的 selector ,当我们通过消息转发机制来处理 selector 时, respondsToSelector 并不能按原意正常工作了,这时候需要重写类的 respondsToSelector 方法,用来告诉方法调用者对应的 selector 是能够被处理的。如果是在 动态方法解析 阶段使用 class_addMethod 来为类动态添加方法,则不需要重写 respondsToSelector

消息转发特性的应用场景

为 @dynamic 实现方法

使用 @synthesize 可以为 @property 自动生成 getter 和 setter 方法(现 Xcode 版本中,会自动生成),而 @dynamic 则是告诉编译器,不用生成 getter 和 setter 方法。当使用 @dynamic 时,我们可以使用消息转发机制,来动态添加 getter 和 setter 方法。当然你也用其他的方法来实现。

代理模式实现

看完 Objective-C 的消息转发机制,相信很多朋友都能想到 代理模式 。对 代理模式 不熟悉或者不明白的应用场景的同学,可以自行去学习一下 代理模式 。同时 Objective-C 提供了 NSProxy 类可以用来做动态代理。

多重继承

学过 C++ 的同学都支持,C++ 是支持多继承的,子类可以从多个类继承,从而获得多个类所有的特性。在消息转发的最后一次处理机会中,运行时会产生一个 NSInvocation 对象,进入到完整的消息转发机制中,在该流程中我们将 selector 转发到不同的对象中处理,便可以达到 “多重继承” 的特性。做法是在类的构造方法中,构造一个或者多个需要继承的对象,将未能处理的 selector 转发到对应的对象中处理即可。

样例代码 在这里

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