Objective-C的消息发送机制与其他许多编程语言的函数调用不同，它的核心是动态性。消息发送（Message Sending）允许在运行时决定调用哪个方法，并且可以在类中找不到该方法的情况下，通过消息转发（Message Forwarding）机制动态地处理方法调用。
消息发送机制（Message Sending）
在Objective-C中，当你向一个对象发送消息时，编译器并不直接调用函数，而是生成一个消息发送（objc_msgSend）的函数调用。这个函数会在运行时查找与该消息对应的具体方法并执行。
工作原理：
- 消息的构成：在Objective-C中，消息由消息接收者（Receiver）和选择子（Selector）构成。选择子是一种方法的唯一标识符，它本质上是一个C字符串，用来标识需要调用的方法。
- 方法查找：当
objc_msgSend接收到一个消息时，它会在接收者对象的类对象中，查询一个叫做“方法列表”（Method List）的结构，这个方法列表是一个存储所有方法实现（IMP，即函数指针）与其选择子的映射表。 - 继承链查找：如果在当前类的“方法列表”中没有找到对应的选择子，消息发送机制会沿着继承链往父类查找，直到
NSObject类。如果最终没有找到该选择子的实现，系统会进入消息转发流程。
消息转发机制（Message Forwarding）
当消息发送机制无法在对象及其继承链中找到合适的方法实现时，系统不会立即抛出异常，而是开始消息转发机制，这为开发者提供了处理未知选择子的机会。
消息转发流程
- 动态方法解析：
在进入消息转发之前，Objective-C会给你一个动态添加方法的机会。系统会调用+resolveInstanceMethod:（或+resolveClassMethod:）方法，允许你动态添加方法实现。如果在这个阶段成功添加了方法实现，消息发送机制会重新执行。如果你没有提供相应的实现，系统将进入下一步。
+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel {
if (sel == @selector(someMethod)) {
class_addMethod([self class], sel, (IMP)someMethodImplementation, "v@:");
return YES;
}
return [super resolveInstanceMethod:sel];
}
- 消息重定向：
如果动态方法解析失败，系统会调用-forwardingTargetForSelector:方法，这个方法允许你将消息转发给另一个对象。如果你在这里返回了一个能够响应该选择子的对象，消息将被转发给该对象。如果返回nil，系统会继续进入下一步。
- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector {
if (aSelector == @selector(someMethod)) {
return alternateObject;
}
return [super forwardingTargetForSelector:aSelector];
}
- 完整的消息转发：
如果消息重定向也未能处理消息，系统会调用-methodSignatureForSelector:和-forwardInvocation:方法。在这个过程中，你可以完全控制消息的处理方式：
方法签名生成：首先，-methodSignatureForSelector:返回一个NSMethodSignature对象，描述方法的返回值和参数。如果你返回nil，消息转发流程终止，系统抛出unrecognized selector sent to instance异常。
消息转发：接下来，系统会调用-forwardInvocation:方法，传递一个NSInvocation对象给你。这个NSInvocation对象包含了消息的所有信息，包括选择子、目标对象、参数等。你可以在这个方法里修改消息、调用其他方法，甚至丢弃消息。
- (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector {
if (aSelector == @selector(someMethod)) {
return [NSMethodSignature signatureWithObjCTypes:"v@:"];
}
return [super methodSignatureForSelector:aSelector];
}
- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation {
SEL sel = [anInvocation selector];
if ([alternateObject respondsToSelector:sel]) {
[anInvocation invokeWithTarget:alternateObject];
} else {
[super forwardInvocation:anInvocation];
}
}
动态方法调用与消息转发
通过消息转发机制，你可以动态实现许多功能，例如代理方法的分发、动态代理、方法交换等。以下是一些常见的使用场景：
- 代理方法的分发：你可以通过消息转发，将多个代理方法分发给不同的对象，甚至在运行时根据不同条件处理代理方法。
- 消息转发实现动态代理：你可以通过实现
-forwardInvocation:方法，创建一个动态代理对象，这个代理对象可以拦截并转发所有方法调用，从而实现AOP（面向切面编程）的功能。 - 方法交换（Method Swizzling）：在运行时动态替换方法实现，通常用于在不修改原有代码的前提下，增强或修改系统行为。这在运行时调试、框架扩展等方面很有用。
总结
Objective-C的消息发送机制通过objc_msgSend函数在运行时决定方法调用，而消息转发机制则提供了一种灵活的方式来处理未找到的选择子。通过动态方法解析、消息重定向和完整的消息转发，开发者可以实现复杂的动态行为，如消息拦截、动态代理和方法交换。这种灵活性是Objective-C语言的一大特色，也是其强大动态性的重要来源。
