iOS 学习

具体代码,见 Runtime 笔记

Objective-C 方法的本质是:给接收者发送消息

如果消息接收者能够找到对应的 selector,那么就相当于直接执行了接收者这个对象的特定方法;否则,消息要么被转发,或者临时向接收者动态添加这个 selector 对应的实现内容,要么干脆玩完崩溃掉.

运行时能做什么?主要有下面几个作用:

1. 创建、修改、自省 classes 和 objects
2. 消息分发

运行时会发消息给对象,一个对象的 class 保存了方法列表,这些消息是如何映射到方法的？这些方法是如何被执行的？
第一个问题,class 的方法列表其实是一个字典,key 为 selectors , IMPs 为 value.一个 IMP 是指向方法在内存中的实现.很重要的一点是,selector 和 IMP 之间的关系是在运行时才决定的.而不是编译时,这样我们就可以玩出一点花样.
IMP 通常是指向方法的指针,第一个参数是 self ,类型为 id;第二个参数是 _cmd,类型为 SEL,余下的是方法的参数.这也是 self 和 _cmd 被定义的地方.

- (id)doSomethingWithInt:(int)aInt { }
id doSomethingWithInt (id self, SEL _cmd, int aInt) { }

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Objective-c 在三种层面上与 Runtime 系统进行交互:
1.通过 Objective-C 源代码
2.通过 Foundation 框架的 NSObject 类定义的方法
3.通过对 Runtime 库函数的直接调用

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IMP
在 objc.h 中的定义是:
typedef id( *IMP) (id ,SEL, …);
它就是一个函数指针,这是由编译器生成的.当你发起一个 Objc 消息之后,最终它会执行的那段代码,就是由这个函数指针指定的.而 IMP 这个函数指针就指向了这个方法的实现.
如果得到了执行某个实例某个方法的入口,我们就可以绕开消息传递阶段,直接执行方法,这在后面 Cache 会提到.
你会发现 IMP 指向的方法与 objc_msgSend 函数类型相同,参数都包含 id 和 SEL 类型.每个方法都对应一个 SEL 类型的方法选择器,每个实例对象中的 SEL 对应的方法实现肯定是唯一的,通过一组 id 和 SEL 参数就能确定唯一的方法实现地址.
而一个确定的方法也只有唯一的一组 id 和 SEL 参数

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Cache

typedef struct objc_cache *Cache
struct objc_cache {
unsigned int mask /* total = mask + 1 */ OBJC2_UNAVAILABLE;
unsigned int occupied OBJC2_UNAVAILABLE;
Method buckets [1] OBJC2_UNAVAILABLE;
}

Cache 为方法调用的性能进行优化,每当实例对象接收到一个消息时,它不会直接在 isa 指针指向的类的方法列表中遍历查找能够响应的方法,因为每次都要查找效率太低了,而是优先在 Cache 中查找.
Runtime 系统会把被调用的方法存到 Cache 中,如果一个方法被调用,那么它有可能今后还会被调用,下次查找的时候效率更高
runtime 如何找到方法
消息机制原理:对象根据方法编号 SEL 去映射表查找对应的方法实现

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找不到方法时怎么转发
消息接收者没有找到对应的方法时候,会先调用此方法,可在此方法视线中动态添加新的方法
如果返回 NO 或者直接返回了 YES 而没有添加新的方法,该方法被调用

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 消息发送步骤:

1. 检测这个 selector 是不是要忽略的
2. 检测这个 target 是不是 nil 对象.Objective - C 的特性是允许对一个 nil 对象执行任何一个方法不会 crash ,因为会被忽略掉
3. 如果 1、2 都过了,那就开始查找这个类的 IMP, 先从 cache 里面找,找得到就跳到对应的函数去执行
4. 如果 cache 找不到就去 class 的方法列表找
5. 如果 class 中的方法列表找不到就去父类的方法列表找,一直找,直到找到 NSObject 类为止
6. 如果还找不到就要开始进入动态方法解析了

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动态方法解析
1. 当一个消息发送过程中,如果找不到对应方法的实现,便会进行动态方法解析,可让我们动态绑定方法实现 例子:声明一个方法不实现就直接调用
2. 正常情况下,由于没有方法实现,程序奔溃.然而,我们可以通过分别重载 resolveInstanceMethod: 和 resolveClassMethod: 方法分别添加实例方法和类方法实现
3. 因为 runtime 系统在 Cache 中和 Class 的方法列表（包括父类）中找不到要执行的方法是, Runtime 会调用 resolveInstanceMethod: 或 resolveClassMethod: 来给程序员一次动态添加方法实现的机会

+(BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)aSEL {
if (aSEL == @selector(xxx1) {
class_addMethod([self class], aSEL, (IMP)xxx2, “v”); //参数是 Type Encoding, v = void,若 i = int, 官方文档 https://developer.apple.com/library/content/documentation/Cocoa/Conceptual/ObjCRuntimeGuide/Articles/ocrtTypeEncodings.html
return YES;
}
return [super resolveInstanceMethod:aSEL];
}

动态方法解析的前提:
前提是没有找到对应方法的实现, runtime 才会调用 resolveInstanceMethod: 或 resolveClassMethod:
如果 responseToSelector: 或 instancesRespondToSelector: 方法被执行,动态方法解析器将会被首先给予一个提供方法选择器对应的 IMP 的机会
动态方法解析会在消息转发机制浸入前执行,如果你想让该方法选择器被传送到转发机制,那么就让 resolveInstanceMethod: 返回 NO

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消息转发
一、重定向
* 在消息转发机制执行前,runtime 系统会再给我们一次偷梁换柱的机会,即通过重载 - (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSEL 方法替换消息的接收者为其他对象
* 前提是,先让 resolveInstanceMethod: 返回 NO ,才会被调用 -(id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSEL, 毕竟消息转发要耗费更多时间,抓住这次机会将消息重定向给别人是不错的选择
如果此方法返回 nil 或 self, 则会进入消息转发机制 forwardInvocation: ,否则将向返回的对象重新发送消息

二、转发
当动态方法解析不作任何处理返回 NO 时,则会调用 forwardingTargetForSelector 更改接收者,若返回 nil 或 self,消息转发机制会被触发.这时 forwardInvocation: 方法会被执行,可以重写这个方法来定义我们的转发逻辑
例子:

-(void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation {
   id someObject = [Object new];
   if ([someObject respondsToSelector:[anInvocation selector]]) {
       [anInvocation invokeWithTarget:someObject]; 
   }else{
       [super forwardInvocation:anInvocation]; 
   }
}

该消息的唯一参数是个 NSInvocation 类型的对象,该对象封装了原始的消息和消息的参数,我们可以实现 forwardInvocation: 方法来对不能处理的消息作一些默认的处理,也可以将消息转发给其他对象来处理,而不抛出错误;
这里需要注意的是, anInvocation 参数是从哪里来的
其实在 forwardInvocation: 消息发送前,runtime 系统会像对象发送 methodSignatureForSelector: 消息,并取到返回的方法签名用于生成 NSInvocation 对象,所以在重写 forwardInvocation: 的同时也要重写 methodSignatureForSelector: 并返回不为空的 methodSignature, 否则会 crash

- (NSMethodSignature*)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector {
　　if (aSelector == @selector(xxx)) {
    // Type Encoding: v -> void @ -> id : -> SEL
       return [NSMethodSignature signatureWithObjcTypes:”v@:”];
   }else{
       return [super methodSignatureForSelector:aSelector]; 
   }
}

转发与继承相似,可以用于为 Objective - C 编程添加一些多继承的效果
尽管转发很想继承,但是 NSObject 类不会讲两者混淆,像 respondsToSelector: 和 isKindOfClass: 这类方法只会考虑继承体系,不会考虑转发链