OC：浅析Runtime中消息转发机制

一、介绍

OC是一门动态性语言，其实现的本质是利用runtime机制。在runtime中，对象调用方法，其实就是给对象发送一个消息，也即objc_msgSend()。在这个消息发送的过程中，系统会进行一系列的操作，最终实现消息的成功转发或者异常的抛出。这个传递的过程就是消息的转发。

消息转发过程：1、动态解析    2、快转发(接收者重定向)     3、慢转发(完整转发，方法重定向)  

二、示例

在Person类中.h文件中声明了一个吃的方法: eat ，但是.m中没有具体的实现。

@interface Person : NSObject
-(void)eat;
@end

然后在控制器中创建Person对象调用eat，发现crash了。

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    Person *person = [[Person alloc] init];
    [person eat];
}

实现结果和原因如下

crash：  '-[Person eat]: unrecognized selector sent to instance 0x60000366f310
reason:   methodSignatureForSelector方法中，返回了一个空的对应方法签名，最终导致程序报错崩溃

此时，针对这种情况，消息就进入了转发流程。系统允许我们在Person中通过重写上述的方法进行消息转发。

注意：三个阶段的方法不一定都要重写，如果上一步重写的方法完成了消息的发送，程序就结束了。

第一阶段：动态解析，也即动态添加方法（可以是eat方法实现，也可以是其他方法的实现）

1、在Person类中实现一个方法addEatMethod

-(void)addEatMethod {
    NSLog(@"------addEatMethod-----------");
}

2、在Person类中重写resolveInstanceMethod，将addEatMethod通过class_addMethod添加给当前对象

//动态解析：动态添加方法
/*
 1、当前对象调用方法，在runtime中，其实就是给当前对象发送一个消息，也即objc_msgSend()。
 2、首先系统会通过当前对象的isa指针指向它的类，然后在类的方法缓存中查找是否有此方法，如果有，则取出调用，
    如果没有，就去方法列表中查找，如果有，则调用，如果也没有，接着去父类中重复之前的操作进行查找。最后都没有找到该方法时，进入消息的转发流程。
 3、此时系统提供给调用者一个机会，重写resolveInstanceMethod方法，进行动态解析，要么不处理沿继承树传递，要么去动态添加方法的实现，完成消息的发送。
 */
+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel {
    NSString *methodName = NSStringFromSelector(sel);
    if ([methodName isEqualToString:@"eat"]) {
        SEL  selName = NSSelectorFromString(@"addEatMethod");
        Method method = class_getInstanceMethod(self, selName);
        return class_addMethod(self, sel, method_getImplementation(method), "v@:");
    }
    return [super resolveInstanceMethod:sel];
}

3、程序没有崩溃，打印结果如下

2019-09-28 17:56:33.197134+0800 消息转发[48761:2749552] ------addEatMethod-----------

第二阶段：快转发，也即接收者重定向

 1、在另一个类中实现eat方法，例如在OtherPerson类中实现了eat方法

#import "OtherPerson.h"
@implementation OtherPerson
-(void)eat {
    NSLog(@"__%s__: OtherPerson_吃饭",__func__);
}
@end

 2、在Person类中重写forwardingTargetForSelector方法，返回新的消息接收者

//快转发：接收者重定向
/*
如果调用者重写了resolveInstanceMethod，但是并没有动态的去添加方法的实现，消息就进入快速转发阶段。
系统提供给调用者去查找实现了该方法的其他接收者，也即重写forwardingTargetForSelector。在该方法中，调用者要么重新
指定消息的接收者完成消息的发送，要么仍然沿继承树传递。
*/
- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector {

    NSString *methodName = NSStringFromSelector(aSelector);
    if ([methodName isEqualToString:@"eat"]){
        return [[OtherPerson alloc] init];
    }
    return [super forwardingTargetForSelector:aSelector];
}

3、程序也没有崩溃，打印结果如下

2019-09-28 18:08:10.542697+0800 消息转发[48995:2764873] __-[OtherPerson eat]__: OtherPerson_吃饭

第三阶段：慢转发，也即完整转发，消息重定向

1、在Person类中重写methodSignatureForSelector手动生成方法签名，目的是验证选择器的合法性

2、在Person类中重写forwardInvocation指定其他的接收者（也可以修改实现方法，修改响应对象）

//慢转发：完整转发，消息重定向
/*
调用者在resolveInstanceMethod和forwardingTargetForSelector中都没有对消息进行处理，消息就进入慢速转发阶段。
系统提供给调用最后一次机会处理消息，重写methodSignatureForSelector和forwardInvocation方法，
在methodSignatureForSelector中对消息的实现进行签名，在forwardInvocation中消息接收者根据签名完成消息转发。
*/
- (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector {

    NSString *methodName = NSStringFromSelector(aSelector);
    if ([methodName isEqualToString:@"eat"]) {
        //手动生成方法签名
        //NSMethodSignature *signature = [NSMehtodSignature methodSignatureForSelector:aSelector];
        NSMethodSignature *signature = [NSMethodSignature signatureWithObjCTypes:"v@:"];
        return signature;
    }
    return [super methodSignatureForSelector:aSelector];
}

- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation {
    
    //获取签名信息
    SEL selector = anInvocation.selector;

    //新建需要转发消息的对象
    OtherPerson *person = [OtherPerson new];

    //判断是否响应
    if ([person respondsToSelector:selector]) {

        //若可以响应，则将消息转发给该对象处理
        [anInvocation invokeWithTarget:person];

        //也可以修改实现方法，修改响应对象
        //selector = @selector(addEatMethod);
        //[anInvocation setSelector:selector];
        //[anInvocation invokeWithTarget:self];
    }else {
　　　　[super forwardInvocation:anInvocation];
　　}
}

3、程序仍然没有崩溃，打印结果

2019-09-28 18:16:13.216412+0800 消息转发[49140:2773592] __-[OtherPerson eat]__: OtherPerson_吃饭

最后：异常捕捉

1、在Person类中重写doesNotRecognizeSelector方法。

//慢转发：完整转发，消息重定向
- (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector {

    NSString *methodName = NSStringFromSelector(aSelector);
    if ([methodName isEqualToString:@"eat"]) {
        //手动生成方法签名
        //NSMethodSignature *signature = [NSMethodSignature methodSignatureForSelector:aSelector];
        NSMethodSignature *signature = [NSMethodSignature signatureWithObjCTypes:"v@:"];
        return signature;
    }
    return [super methodSignatureForSelector:aSelector];
}//消息未识别
/*
 动态解析、快转发、慢转发这三个过程中调用者都没有处理消息时，系统会调用doesNotRecognizeSelector方法，抛出异常
 调用者也可以重写这个方法，对异常做自己的处理操作，防止程序崩溃，提高app使用体验。
 推荐用在线上版本，开发环境下，还是要把问题抛出来，以便解决。
*/
-(void)doesNotRecognizeSelector:(SEL)aSelector {
    NSLog(@"----Person没有实现eat方法----- ");
}

2、程序依然没有崩溃，打印结果 （注意：方法签名必须要有，不然就会崩溃） 

2019-09-28 18:24:01.136673+0800 消息转发[49320:2784505] ----Person没有实现eat方法-----