iOS消息转发机制详解

前言

之前对于iOS的消息转发机制只是有个大致的了解,最近刚好有空,总结下相关的知识点。

1、函数的调用方式

Objective-C是C语言的超集,C语言的函数调用方式是“静态绑定的”,也就是说在编译的时候就知道运行时要调用什么函数,如果调用一个未声明的函数,编译期间就会报错。

void printGoodMorning(){
    printf("good morning,huang");
}

void printGoodAfternoon(){
    prinf("good afternoon,huang");
}

void helloHuang(int time){
    if(time > 6 && time < 12){
        printGoodMorning();
    }else if(time < 18){
        printGoodAfternoon();
    }else{
        printHelloAllTheTime();//error here
    }
}

但是如果我们把上面这段代码改写一下,如下

void printGoodMorning(){
    printf("good morning,huang");
}

void printGoodAfternoon(){
    prinf("good afternoon,huang");
}

void helloHuang(int time){
    void (*hello)();
    if(time > 6 && time < 12){
        hello = printGoodMorning;
    }else if(time < 18){
        hello = printGoodAfternoon;
    }
    
    hello();
}

你会发现只有当程序运行起来之后,才能知道要执行哪个函数,这就得使用“动态绑定”的概念了。

Objective-C是使用传递消息的机制来调用函数,这就会使用到动态绑定的机制在运行期来决定到底调用哪个方法,甚至我们可以在运行时改变对象调用的方法。

对象发送消息大概是这样的:

id returnType = [object messageName:parameter];

编译器会转化为我们断点堆栈中经常能看到的下面这样的C函数:

void objc_msgSend(id self, SEL cmd,...)

这是个参数可以变化的函数,第一个参数代表了消息的接收者,第二个参数是所需要执行的方法名,后面是消息的参数。

objc_msgSend是如何依据消息的接收者和方法名找到合适的方法呢?

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基类的方法列表,直到NSObject。如果没找到,那么就会触发“消息转发”机制。

消息转发机制如果处理妥当,那么这条消息则能正常处理,如果处理不善,或者根本没处理,那么就会看到我们常看到的崩溃:

-[xxxobject xxxfunc]: unrecognized selector sent to instance 0xxx

简单的解决方案就是,去对应的类添加对应的方法就行了。但是现在我们要提到的是,怎么动态的使用消息转发来处理这个问题。

2、消息转发

消息转发有下面几个阶段:

  • “动态方法解析”,征询接收者所属的类,是否需要动态添加方法,来处理这个未找到的方法。
  • “备用接受者”,转发给其他的对象处理这个方法。
  • “完整的消息转发机制”,如果未声明其他对象处理,或者其他对象处理失败了,那么系统就会把消息所有相关的封装成一个NSInvocation对象,我们可以拿到这个NSInvocation对象,addTarget指明方法的处理者。

下面我们通过一个demo来理解下消息转发:
新建一个Person的类

#import <Foundation/Foundation.h>

@interface Person : NSObject
@property (nonatomic,copy) NSString *name;
- (instancetype)init:(NSString *)name;
- (void)eat;
- (void)sleep;
@end

这个类有一个init方法和两个实例方法,对应.m都有实现。

#import "Person.h"
@implementation Person
- (instancetype)init:(NSString *)name{
    self = [super init];
    if (self) {
        _name = name;
    }
    return self;
}

- (void)eat{
    NSLog(@"i love fish");
}

- (void)sleep{
    NSLog(@"good night");
}
@end

现在我们再创建一个Developer的类继承于Person

#import "Person.h"

@interface Developer : Person
- (void)developerCoding;
- (void)developerDebug;
@end

.m里面实现了developer前缀的两个方法

#import "Developer.h"

@implementation Developer
- (instancetype)init:(NSString *)name{
    self =  [super init:name];
    if (self) {
        
    }
    
    return self;
}

- (void)developerCoding{
    NSLog(@"class:%@, sel:%s",self,sel_getName(_cmd));
    NSLog(@"i hate pm");
}

- (void)developerDebug{
    NSLog(@"class:%@, sel:%s",self,sel_getName(_cmd));
    NSLog(@"i hate bug");
}
@end

这个时候,我们创建一个Person的实例对象,并让它做一些事情

Person *person = [[Person alloc] init:@"yuan"];
[person eat];
[person sleep];
[person performSelector:@selector(developerCoding)];
[person performSelector:@selector(developerDebug)];

本来这个人实例吃吃睡睡挺滋润的,但是为了不荒废人生,还是该干点活的,所以除了吃和睡,强制让他去写代码改bug。

但是你会发现,强制他去做他不会的活,他就要革命了(crash)。在不做任何处理的情况下,这个人根本完成不了编程和解bug的活。所以作为组织领导,我们要教导下面的人,接到完不成的工作,应该积极响应,而不是搞什么革命。

所以某位同志做不了这个活的时候,我们教导他说:你应该这样做。

首先,当发现不能干这个活,那么你可以现学呀。

//消息转发第一步 动态方法解析
+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel{
    NSString *selName = NSStringFromSelector(sel);
    if ([selName hasPrefix:@"developer"]) {
        class_addMethod(self, sel, (IMP)shouldDoSomeThing, "v@:");
        return YES;
    }
    return [super resolveInstanceMethod:sel];
}

//动态将实现转到这个函数
void shouldDoSomeThing(id self ,SEL _cmd){
    NSLog(@"class:%@, sel:%s",self,sel_getName(_cmd));
    NSLog(@"maybe i should do something like a developer");
}

给类动态创建一个方法实现,然后处理这个原本无法响应的方法。这步完成,消息得到处理,结束。

如果你是个懒人,不愿意学这个编程,那怎么办呢,那学会甩锅呀。

//消息转发第二步 备选接收者
- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector{
    Developer *dev = [[Developer alloc] init:@"Huang"];
    if ([dev respondsToSelector:aSelector]) {
        return dev;
    }
    
    return [super forwardingTargetForSelector:aSelector];
}

去找了一个专业的开发人员,来处理这个这个问题,消息被转发给了Developer的实例,得到了处理,结束。

如果既不动态生成方法实现,也不转发给能处理的备选接收者,最后还有一个解决方案。那你写一个方法的详细报告,对组织说明这个活的详细细节是什么,上交这份报告(NSInvocation)给组织,组织给你处理。

//消息转发第三部 完整的消息转发
- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation{
    if ([Developer instancesRespondToSelector:anInvocation.selector]) {
        Developer *dev = [[Developer alloc] init:@"Huang"];
        [anInvocation invokeWithTarget:dev];
    }
}

//person找不到developer相关的方法,就是因为这个函数找不到方法的实现签名引发了崩溃,我们这里需要给aSelector新建方法签名 再交给Developer对象去处理
- (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector{
    NSMethodSignature *signature = [super methodSignatureForSelector:aSelector];
    if (!signature) {
        //不签名会崩溃
        //判断实现类的实例是否有这个方法 有则签名这个方法 保证能正确转发
        if ([Developer instancesRespondToSelector:aSelector]) {
            signature = [Developer instanceMethodSignatureForSelector:aSelector];
        }
        //直接签名
//        if ([NSStringFromSelector(aSelector) hasPrefix:@"developer"]) {
//            signature = [NSMethodSignature signatureWithObjCTypes:"v@:"];
//        }
    }
    
    return signature;
}

组织要处理呀,不处理就革命了。拿到方法的细节封装NSInvocation对象之前,组织需要知道为啥会上传报告,通过methodSignatureForSelector,发现组织的科技树(方法签名)里面没有developer相关的技能,所以干不了这个活。那么既然科技树里面没有developer相关技能,那么我们就要先点亮科技树才行,所以我们给developer前缀的方法进行方法签名。点亮科技树。

然后forwardInvocation中,把报告交给能干这个活的人,完成消息转发,结束。

根据实际的情况决定怎么处理NSInvocation对象,本Demo只是简单地把NSInvocation交给了备选接收者处理。

总结

  • 如果一个对象无法响应一个方法,那么就会进入消息转发机制
  • 第一步,我们可以动态创建一个方法实现去响应这个消息,消息转发结束
  • 第一步未处理,第二步我们可以选择一个备选的消息接收者去处理这个消息
  • 第二步未实现,最后一步第三步,启动完整的消息转发机制,处理方法签名,实现NSInvocation对象转发。
  • 最好在第一步处理,次之第二步,如果第三步只是使用备选接收者处理,还不如直接第二步快速处理结束,毕竟第三步需要方法签名和封装NSInvocation。

下面用一幅图表示下:
消息转发

参考资料

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