iOS 消息转发以及 NSProxy 实战

最后更新： 2018-01-17

一、消息派发机制-NSObject

在 iOS 开发中, 调用对象的方法就是给对象发送一个消息。了解消息的派发机制对于iOS开发来说是一个很实用且强大的工具, 下面我将对其详细说明;

当实例化一个Person对象 p, 调用 [p run], 那么派发机制是什么样的呢？

Step1:
在当前对象 p 中寻找是否有 run 方法，如果有，执行; 如果没有, 接着往下执行;

Step2:
在 p 的父类中寻找是否有 run方法, 有则执行，没有的话，接着往上找, 如果还没找到,接着往下执行;

Step3: 系统调用如下方法:

// 类方法
+ (BOOL)resolveClassMethod:(SEL)sel;

// 实例化方法
+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel

可以在这个方法中动态的为对象添加对应的方法,例如我添加run方法:

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

+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel {

    if (sel == @selector(run)) {
        class_addMethod(self, sel, (IMP)run, "v@:");
        return YES;
    }
    return [super resolveInstanceMethod:sel];
}

Step4: 调用 - (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector来进行转发

- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector {
    NSLog(@"forwardingTargetForSelector: %@", NSStringFromSelector(aSelector));
    return [[Car alloc] init];
}

注意:转发机制，不能用于返回自身对象，否则会进入一个死循环

Step5: 系统会调用如下方法.

- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation {
    NSLog(@"forwardInvocation");
    SEL selector = [anInvocation selector];
    
    Car *car = [[Car alloc] init];
    if ([car respondsToSelector:selector]) {
        [anInvocation invokeWithTarget:car];
        return;
    }
    return [super forwardInvocation:anInvocation];
}

- (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector {
    NSLog(@"methodSignatureForSelector");
    
    NSString *selName = NSStringFromSelector(aSelector);
    if ([selName isEqualToString:@"run"]) {
        return [NSMethodSignature signatureWithObjCTypes:"v@:"];
    }
    return [super methodSignatureForSelector:aSelector];
}

注意: 如果 methodSignatureForSelector: 返回为nil, 那么 forwardInvocation: 将不会调用, 直接抛出错误;

Step6: Crash

*** Terminating app due to uncaught exception 'NSInvalidArgumentException', reason: '-[Person run]: unrecognized selector sent to instance 0x6040000194c0'

以上就是 OC 中的 NSObject 对象中的完整的消息派发机制.

关于swift 的派发机制可以参考这篇文章-深入理解 Swift 派发机制;

值得提醒的是，在Swift中, Step5的两个方法是 OBJC_SWIFT_UNAVAILABLE("")的。具体原因可以查看官方的这篇文章-What Happened to NSMethodSignature?

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二、 NSObject 与 NSProxy

在 Foundation框架中开发中, NSObject 是大多数类的基类, 而基类 NSProxy 却鲜为人知;

NSob
查看 NSProxy文档, 它遵循着 protocol NSObject; 与 NSObject 相比, NSProxy更加的简洁; 没有 init 或者 new 方法。 在消息转发的实现上, 仅存在如下两个方法:

- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)invocation;

// swift 还不能用。
- (nullable NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)sel NS_SWIFT_UNAVAILABLE("NSInvocation and related APIs not available");

1. NSObject 对象与 NSProxy 对象均会对 performSelector方法进行转发 这里与张不坏-NSProxy 所得出的结论不同;
2. 相比于NSObject, NSProxy会将自省的方法直接forward -forwardInvocation:中, 其中包括:

   - (BOOL)isKindOfClass:(Class)aClass;
   - (BOOL)isMemberOfClass:(Class)aClass;
   - (BOOL)conformsToProtocol:(Protocol *)aProtocol;
   
   - (BOOL)respondsToSelector:(SEL)aSelector;
   

3. 对于 category 方法, 经过测试, NSObject的category部分是无法进行转发的，但是自定义的category里面的方法，是可以进行转发, 而对于 NSProxy, 目前在系统中没有找到对应的 Category方法，自定义的是可以进行转发的;

上述的测试内容，你可以可以在这里下载到对应的方法

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三、实践

关于消息转发, 显然NSObject 与 NSProxy 均能完成此动作，而且大多数由于 NSObject 开源, 而且日常接触比较多, 可控, 很多人偏向使用 NSObject 来完成消息转发的行为。 我个人认为, 苹果设计出了 NSProxy, 而且经过这么多年, 在消息转发上, NSProxy 应该更适合,正如官方文档所说:

Typically, a message to a proxy is forwarded to the real object or causes the proxy to load (or transform itself into) the real object

网上关于 NSProxy 的资料不算多, 有这篇-实战: 利用NSProxy实现消息转发-模块化的网络接口层设计, 最后作者也去使用 Category 来设计了, 囧, 还有这篇-利用NSProxy解决NSTimer内存泄漏问题。

在使用场景上, 我司在设计iOS客户端统计上面, 集成和很多的统计. 在设计这个结构的时候, 就使用了 NSProxy, 通过任务分发的方式, 将统计的数据分发至各个平台

@interface BehaviorCollectorDispatcher : NSProxy <BehaviorCollector>

- (instancetype)initWithBehaviorCollector:(NSArray<id<BehaviorCollector>> *)collectors;

@end

@implementation BehaviorCollectorDispatcher {
    
    Protocol *_protocol;
    NSArray<id<BehaviorCollector>> *_collectors;
}

- (instancetype)initWithBehaviorCollector:(NSArray<id<BehaviorCollector>> *)collectors {
    _protocol = @protocol(BehaviorCollector);
    _collectors = collectors;
    return self;
}

- (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)selector {
    NSMethodSignature *signature;
    struct objc_method_description theDescription = protocol_getMethodDescription(_protocol, selector, YES, YES);
    signature = [NSMethodSignature signatureWithObjCTypes:theDescription.types];
    return signature;
}

- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation {
    
    SEL selector = anInvocation.selector;
    
    const char* name = sel_getName(selector);
    NSString *selectorName = [NSString stringWithUTF8String:name];
    
    if ([selectorName hasPrefix:@"collect"]) {
        for (id<BehaviorCollector> collector in _collectors) {
            [anInvocation invokeWithTarget:collector];
        }
    } else {
        [super forwardInvocation:anInvocation];
    }
}

@end