iOS消息機制

Objective-C Runtime

Describes the macOS Objective-C runtime library support functions and data structures.

 

Overview(概述)

 

以下是官方文檔中對Runtime給出的定義

The Objective-C runtime is a runtime library that provides support for the dynamic properties of the Objective-C language, and as such is linked to by all Objective-C apps.

正式runtime這一個庫給予了Objective-C language動態的屬性, 所有的OC App都可以直接使用它

 

You typically don't need to use the Objective-C runtime library directly when programming in Objective-C. This API is useful primarily for developing bridge layers between Objective-C and other languages, or for low-level debugging.

一般programming時不會直接使用到runtime庫, runtime這一功能或者屬性一般用在跨域語言編程, 或者在較底層的debug中

Note

 

All  char * in the runtime API should be considered to have UTF-8 encoding.

在runtime API中所有char類型都是以UTF-8編碼的

 

以上是文檔中對runtime做的一些簡單介紹

 

經過之前看過的其他人對runtime的經驗總結和自己的實踐, 目前對Runtime的概念:

 

消息動態解析

消息重定向

消息轉發

 

動態解析 在運行時(程序運行中)動態地:

給類中的已經定義但尚未實現的方法, 動態地綁定實現方法

給類增加或綁定既未定義也未實現方法, 說簡單就是給類增加方法

 

文檔中接下來是runtime方法的介紹, 我們在暫停在這里 先對上面幾個概念做一個簡單的說明

 

在之前必要我們先來看下[receiver message];這句話的實現過程, 也就是消息機制是如何在運作的

 

struct objc_class {
    Class isa  OBJC_ISA_AVAILABILITY;
#if !__OBJC2__
    Class super_class                                        OBJC2_UNAVAILABLE;
    const char *name                                         OBJC2_UNAVAILABLE;
    long version                                             OBJC2_UNAVAILABLE;
    long info                                                OBJC2_UNAVAILABLE;
    long instance_size                                       OBJC2_UNAVAILABLE;
    struct objc_ivar_list *ivars                             OBJC2_UNAVAILABLE;
    struct objc_method_list **methodLists                    OBJC2_UNAVAILABLE;
    struct objc_cache *cache                                 OBJC2_UNAVAILABLE;
    struct objc_protocol_list *protocols                     OBJC2_UNAVAILABLE;
#endif
} OBJC2_UNAVAILABLE;

每一個NSObject對象都有成員變量列表, 方法列表, 緩存, 接口列表

方法列表中存儲方法的指針(IMP)

緩存中存儲的是曾經被調用的方法

 

[receiver message];會被轉換成消息發送的模式:

id objc_msgSend(id self, SEL _cmd, …);

 

 

當對象接收到消息時會按照以下順序依次檢查, 在任何一個環節如果被響應則結束 否則報錯

-> 對象接收到消息

-> 查看緩存中是否有匹配的方法, 如果有則響應 否則繼續

-> 查看方法列表中是否有匹配的方法, 如果有則響應 否則繼續

-> 查看父類中是否有匹配的方法, 如果有則響應 否則繼續

->進入動態解析 + (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel, 如果有指定動態解析方法則響應 否則繼續

->進入消息重定向 - (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector, 如果有指定消息接收對象則將消息轉由接收對象響應 否則繼續

->開始消息轉發 - (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation, 如果有指定轉發對象則轉發給該對象響應, 否則拋出異常

 

再消息轉發前我們有兩次機會來修改或者設定對象方法的實現

 

下面再逐一說說

動態解析

假如我們有一個ClassA, 在它的頭文件中我們定義了一個- (void)printName;方法, 但我們並沒有在.m文件中讓它實現

如果我們直接在Viewcontroller中使用[[ClassA new] printName];程序不會出錯 但也不會做任何事情

 我們可以重寫resolveInstanceMethod:或者resolveClassMethod:方法, 在這里我們給printName方法添加實現

/**
 要動態綁定的方法

 @param self 要綁定方法的對象
 @param _cmd 方法信息
 */
void dynamicMethodIMP(id self, SEL _cmd) {
    
    NSLog(@"SEL: %s method is added", sel_getName(_cmd));
    NSLog(@"Name: Jackey");
}


/**
 動態綁定和解析方法

 @param sel 方法信息
 @return 是否已經處理該方法
 */
+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel {
    
    NSLog(@"SEL: %s method does not exist", sel_getName(sel));
    
    if (sel == @selector(printName)) {
        
        class_addMethod ([self class], sel, (IMP) dynamicMethodIMP, "v@:");
        return YES;
    }
    
    return [super resolveInstanceMethod:sel];
}

這樣我們再運行[[ClassA new] printName];就會輸出Name: Jackey

 

重定向:

如果經過動態解析后, 消息還沒有被響應就會進入到重定向階段

我們可以重寫- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector將消息重定向給可以響應的對象

/**
 方法重定向

 @param aSelector 方法信息
 @return 返回重定向后要相應的對象
 */
- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector {
    
    NSLog(@"Current class can't response to SEL: %s", sel_getName(aSelector));
    
    if (aSelector == @selector(printRightName)) {
        
        NSLog(@"Forward to target: %@", [ClassB class]);
        return [ClassB new];
    }
    
    return [super forwardingTargetForSelector:aSelector];
    
}

 

最后如果前面都沒有處理就會進入到消息轉發,  我們可以通過重寫

- (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)selector;

- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation;

來自定義

/**
 轉發前, 獲取方法簽名

 @param selector 方法信息
 @return NSInvocation消息對象
 */
- (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)selector {
    
    NSString *sel = NSStringFromSelector(selector);
    if ([sel rangeOfString:@"set"].location == 0){
        
        return [NSMethodSignature signatureWithObjCTypes:"v@:@"];
    }
    else{
        
        return [NSMethodSignature signatureWithObjCTypes:"@@:"];
    }
}

/**
 轉發

 @param anInvocation 消息對象
 */
- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation {
    
    NSLog(@"No class can't response to SEL: %s", sel_getName([anInvocation selector]));
    
    ClassC *c = [ClassC new];
    if ([c respondsToSelector:[anInvocation selector]]) {
        
        NSLog(@"method apply deliver to %@", [ClassC class]);
        [anInvocation invokeWithTarget:c];
    }
    
    else {
        
        [super forwardInvocation:anInvocation];
    }
}

消息的轉發彌補了OC不能多繼承的問題

 

最后我們來看下Method Swizzling

我們可以直接修改方法的指針, 讓一個方法名指向其他的方法實現

Method ori_method = class_getInstanceMethod([ClassB class], @selector(printRightName));
Method my_method  = class_getInstanceMethod([ClassC class], @selector(printFamilyName));
    
method_exchangeImplementations(ori_method, my_method);
    
[[ClassB new] printRightName];

使用method_exchangeImplementation交換了兩個對象方法的指針

printRightName執行的實際是printFamilyName