Runtime--消息转发机制

消息转发机制,顾名思义,就是消息被转发了,但是这个转发呢,有一个制度需要遵循,废话少说,直接进入正题。

首先我们了解一下消息传递的形式

object-c是一门动态语言,我们在object-c中每次调起一个方法就是想这个对象发送一条消息,也就是进行一次消息传递,比方说:

[self sendMsg:@"参数"];

此时,在编译时调起object-c函数就会转化为调起c函数,在解析这条消息之前,我们先来看一下消息传递机制中所调用的核心函数:

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

解释一下各个参数代表的意思,第一个参数:消息接收者;第二个参数:选择子,它最少需要带两个参数,后面的参数可以是消息传递的参数,数量不限。

上面的函数调起时会转化为如下形式发送消息:

object_msgSend(id self, SEL sendMsg,@"参数")

括号中三个参数的意义:
1、 第一个参数是接收者,指的是调起参数的类或者对象;
2、 第二个参数是选择子,指的是类或者对象调用的方法;
3、 第三个参数是方法中需要传递的参数,可以为一个,也可以为多个。

了解了传递的形式,我们再来看一下消息转发的机制

消息转发机制的形式

消息转发机制有三种方式

1、动态方法解析阶段
(1)+ (BOOL)resolveClassMethod:(SEL)sel
(2)+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel
(1)是类方法解析,(2)是对象方法解析。如果动态方法解析找到了这个方法,就会返回yes,如果没有找到这个方法,就会进入第二个阶段

2、备援接收阶段
-(id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector
在这个方法中我们可以把aSelector这个方法转发给其他对象来调用,如果没有备援接收者,那么,对于消息的处理就会进入第三个阶段

3、完整消息转发阶段
-(void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation
这个方法主要是转发给多个处理对象,和第二个阶段类似,只是第二个阶段是转发个一个对象,而第三个阶段是转发个多个对象。


介绍完了消息转发的三种方式,现在我们看一下具体的实现。

一、动态方法解析阶段的实现

首先,我们先新建一个工程,具体名字根据个人喜好来定,我起的名字是RuntimeWithMsgSend。
我在工程中新建了三个类,都继承自NSObject,分别为Cat类,Dog类,Rabbit类,然后我又新建了一个继承自UIViewController类的AnimalsViewController类,用来实现Cat类、Dog类和Rabbit类的调用。
我先在Cat.h文件中声明一个sayHello的对象方法,但是没有在Cat.m文件中并没有实现这个方法,我们可以看到在Cat.m文件中有一个警告,如下图:

声明的方法未实现的警告

我们在AnimalsViewController中使用Cat类的对象去调用sayHello方法,如下:

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];

    Cat *cat = [[Cat alloc] init];
    [cat sayHello];
    
}

运行结果如下:

运行结果

程序crash了,说的是找不到这个选择器,当然,我们学习写程序并不是为了制造bug的,但是,如果出现了这种bug我们应该怎么办呢?我们可以使用runtime来防止程序crash,这是它的作用之一。当我们cat这个对象调用sayHello方法找不到的时候,就会进入动态方法解析阶段,我们需要重写+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel这个方法,只要在这个方法中做一些操作,对传过来的选择子进行处理,就有可能避免程序crash,在我们视线此方法之前,我们需要倒入头文件:#import <objc/runtime.h>,方法的具体实现如下:

void say(id self, SEL _cmd){
    NSLog(@"say-----%@",self);
}

+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel{
    if ([NSStringFromSelector(sel) isEqualToString:@"sayHello"]) {
//        class_addMethod([self superclass], sel, (IMP)say, "v@:");
        class_addMethod([self class], sel, (IMP)say, "v@:");
        return YES;
    }
    return [super resolveInstanceMethod:sel];
}

其中,if判断语句中是判断当前方法是否是你要动态添加的方法,而class_addMethod(Class _Nullable __unsafe_unretained cls, SEL _Nonnull name, IMP _Nonnull imp, const char * _Nullable types)是runtime中的方法,它的作用是向该类中的实例对象添加相应的方法实现,四个参数分别代表

  • cls 想要添加的类对象
  • name 添加后的方法名
  • imp 具体的实现方法
  • types 方法参数的编码

我们再次运行程序,日志如下:


动态方法解析阶段输出日志

此时,程序没有crash,而是走了say这个方法,这是因为我们在这个+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel方法中给cat这个对象重新动态添加了这个方法,所以,程序没有崩溃,而是走了-(void)say这个方法。

二、备援接收阶段实现

第二个阶段我是在Dog类中进行实现的,首先我在Dog.h文件中声明了一个方法,它和Cat.h文件中的方法同名,同样的,没有在Dog.m文件中实现此方法,我们知道,如果对象在调用一个方法的时候没有实现的话,那么程序会crash,可是我们可以通过重写+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel这个方法来防止crash,如果我们在这个方法中返回No,那么,消息转发就会进入第二个阶段,我们在Dog.m中做如下操作:

+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel{
    return NO;
}

- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector{
//    if (aSelector == @selector(sayHello)) {
//        return [[Cat alloc] init];
//    }
    if ([NSStringFromSelector(aSelector) isEqualToString:@"sayHello"]) {
        return [[Cat alloc] init];
    }
    return [super forwardingTargetForSelector:aSelector];
}

若方法是sayHello我们就创建一个接收者,然后改变此消息的接受者,只要在接受者那里有这个方法,程序就不会crash。我们在AnimalsViewController.m中实现调用此方法,代码如下:

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];

    Cat *cat = [[Cat alloc] init];
    [cat sayHello];
    
    Dog *dog = [[Dog alloc] init];
    [dog sayHello];
}

运行结果如下:

cat对象和dog对象调用sayHello方法打印的日志

我们可以看到,不管哪个对象调用sayHello方法,走的都是say方法。

三、完整消息转发阶段实现

当前两个阶段都没有成功处理这个消息时,程序就会进入第三个阶段,此时我们使用Rabbit类来做具体的实现。首先,我们在Rabbit.h中还是声明-(void)sayHellog实例方法,依然不在在Rabbit.m中实现,而我们可以在Rabbit.m文件中实现-(void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation方法,具体代码如下:

- (void)rabbitSayHello{
    NSLog(@"rabbitSayHello------%@",self);
}

+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel{
    return NO;
}

- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector{
    return nil;
}

- (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector{
    if ([NSStringFromSelector(aSelector) isEqualToString:@"sayHello"]) {
        return [NSMethodSignature signatureWithObjCTypes:"v@:"];
    }
    return [super methodSignatureForSelector:aSelector];
}

- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation{
    
    // 改变对象
    [anInvocation invokeWithTarget:[[Cat alloc] init]];
    
    // 改变选择子
//    anInvocation.selector = @selector(rabbitSayHello);
//    [anInvocation invokeWithTarget:self];
}

在这里要特殊说明一下,当进入第三个阶段之后我们需要先实现一个方法:- (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector,我们通过此方法对传递过来的消息进行处理,此方法在- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation方法之前调用,这是最后一个寻找IML的机会,这个函数会让重载方有机会抛出一个函数签名,再由- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation方法去执行。我们在AnimalsViewController.m中调用:

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];

    Cat *cat = [[Cat alloc] init];
    [cat sayHello];
    
    Dog *dog = [[Dog alloc] init];
    [dog sayHello];
    
    Rabbit *rabbit = [[Rabbit alloc] init];
    [rabbit sayHello];
}

运行程序,打印日志如下:

Cat对象、Dog对象和Rabbit对象同时调用sayHello方法打印的日志

从打印日志中我们可以看到,三个类最后都是调用的say方法。若三个阶段都没有成功处理sayHello方法,那么程序就会抛出crash。

消息转发出现的场景

消息转发出现在程序运行时调用方法的时候,我们知道,当调用的方法不存在的时候就会出现crash,而消息转发机制的三个阶段就是为了防止程序crash,只要我们在上述三个阶段做了合理的处理,程序在运行的时候就会动态的处理这个消息,防止crash的出现,若上述三个阶段都没有对消息进行处理,就会进入一个NSObject的一个方法
-(void)doesNotRecognizeSelector:(SEL)aSelector
在这个方法中捕获异常,对异常进行处理,获取自己需要的信息。

若觉得此文章对您有用,记得给个喜欢呦😘,[Runtime的demo]https://github.com/houcj/RuntimeWithMsgSend

附图一张,查资料的时候考下来的

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