Runtime的本质(三)objc_msgSend

OC中的方法调用，其实都是转换为objc_msgSend函数的调用
objc_msgSend的执行流程可以分为三大阶段：

消息发送
动态方法解析
消息转发

1.消息发送

问：当空对象调用方法的时候，是怎么操作的？

当调用方法的时候，执行的是objc_msgSend函数objc_msgSend(<#id _Nullable self#>, <#SEL _Nonnull op, ...#>)。
第一个参数是消息接收者，第二个参数是方法名。
我们在源码中找到objc_msgSend的具体实现，其是以汇编实现的。通过分析源码，可知，当消息接收者为空时，是执行类似以下这种操作：

void objc_msgSend(id receiver, SEL selector)
{
    if(receiver == nil) return;
    //1. 判断receiver是否为nil
	
	//2. 查找缓存
    
    //3. 执行后面的代码
}

也就是，当空对象调用方法的时候，直接return返回。

消息发送阶段的流程大致为:

2. 动态方法解析

当对象调用一个找不到的方法时，会进入动态方法解析阶段。

动态方法解析阶段，首先会判断之前是否有过动态方法解析：
如果之前已经进行了动态方法解析triedResolver = YES，则不执行动态方法解析；
如果之前没有进行动态方法解析triedResolver = NO，则执行动态方法解析；

动态方法解析阶段会根据对象是否为 元类还是类，区分调用不同的方法：
非元类对象（对象方法）调用：+(BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel
元类对象（类方法）调用：+(BOOL)resolveClassMethod:(SEL)sel

举一个栗子：

YZPerson.h
#import <Foundation/Foundation.h>
@interface YZPerson : NSObject
- (void)run;
@end

YZPerson.m
#import "YZPerson.h"
@interface YZPerson()
@end
@implementation YZPerson
+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel
{
    NSLog(@"%s", __func__);
    return [super resolveInstanceMethod:sel];
}
@end

YZPerson *person = [[YZPerson alloc] init];
[person run];

说明，在找不到run方法的时候，会调用resolveInstanceMethod方法。

上述例子，仅仅说明或者证明：在找不到run方法的时候，会调用resolveInstanceMethod方法。

可以使用动态添加方法：

动态添加方法后，继续执行后面的goto retry，即继续执行消息发送
由于已经动态添加方法，将方法添加到了当前类中的方法列表里面，这次就找的到method，然后正常执行了。

动态方法解析流程：

动态方法解析最主要的作用与方式，就是通过动态添加一个方法，消息可以继续发送执行

3. 消息转发

当经过消息发送、动态方法解析过程后，仍没有找到方法名时，会进入第三个阶段：消息转发。即将自己处理不了的方法，转发给其他对象。

主要是调用__forwarding__方法，里面会调用下面两个方法：
主要用到的方法是:

• (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector

• (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector
  其中，返回值是转发给其他对象。参数是处理不了的方法名。

举个例子：

YZCat.m文件

#import "YZCat.h"

@implementation YZCat
- (void)run
{
    NSLog(@"%s", __func__);
}
@end


YZPerson.m文件
#import "YZPerson.h"
#import <objc/message.h>
#import "YZCat.h"
@interface YZPerson()
@end
@implementation YZPerson
- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector
{
    if (aSelector == @selector(run)) {
        return [[YZCat alloc] init];//返回可以处理的对象
		//上句代码相当于执行了
		//return objc_msgSend([[YZCat alloc] init], aSelector);
    }
    return [super forwardingTargetForSelector:aSelector];
}
@end

运行结果：
2020-05-23 12:16:49.554329+0800 runtime学习[8510:5105879] -[YZCat run]

可以看到，当前两个阶段都没法处理的时候，第三个阶段依消息转发然可以处理。

代码return [[YZCat alloc] init];当于执行了return objc_msgSend([[YZCat alloc] init], aSelector);

如果

• (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector或者

• (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector
  两个方法也没有执行或者返回nil，系统会调用

• (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector方法，返回一个方法签名。

方法签名的目的是：得到返回值类型、参数类型

如果没有实现签名方法，则会报方法找不到的错误

如果实现了方法签名，还需要调用- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation函数。

其目的是：将方法签名，封装到Invocation中去

具体实现如下:

在forwardInvocation里面，可以随意做事情，你即使什么都不写，只有方法签名那步写好了，也不会崩溃

消息转发流程：

除了对象方法可以做消息转发，类方法也可以做消息转发。

+ (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector
{
    if (aSelector == @selector(eat)) {
        return [YZCat class];
    }
    return [super forwardingTargetForSelector:aSelector];
}

结果：
2020-05-24 11:02:53.707519+0800 runtime学习[11653:5343993] +[YZCat eat]

需要注意的是：在消息转发的时候，即使原来调用的方法是个类方法，也可以转发给一个对象方法。

[YZPerson eat];//类方法调用

YZPerson.m文件
+ (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector
{
    if (aSelector == @selector(eat)) {
        return [[YZCat alloc] init];//转发给对象方法
    }
    return [super forwardingTargetForSelector:aSelector];
}

YZCat.m文件
+ (void)eat
{
    NSLog(@"%s", __func__);
}

- (void)eat
{
    NSLog(@"%s", __func__);
}

结果：
2020-05-24 11:11:16.169383+0800 runtime学习[11852:5352885] -[YZCat eat]

动态方法解析
1、调用resolveInstanceMethod：方法。允许用户在此时为该Class动态添加实现。如果有实现了，则调用并返回YES，重新开始objc_msgSend流程。这次对象会响应这个选择器，一般是因为它已经调用过了class_addMethod。如果仍没有实现，继续下面的动作。

消息转发
2、调用forwardingTargetForSelector:方法，尝试找到一个能响应该消息的对象。如果获取到，则直接把消息转发给它，返回非nil对象。否则返回nil，继续下面的动作。注意这里不要返回self，否则会形成死循环。

3、调用methodSignatureForSelector:方法，尝试获得一个方法签名。如果获取不到，则直接调用doesNotRecognizeSelector抛出异常。如果能获取，则返回非nil;传给一个NSInvocation并传给forwardInvocation：。

4、调用forwardInvocation:方法，将第三步获取到的方法签名包装成Invocation传入，如何处理就在这里面了，并返回非nil。

5、调用doesNotRecognizeSelector：，默认的实现是抛出异常。如果第三步没能获得一个方法签名，执行该步骤 。

这句代码，系统帮我们做了什么事？

@property (assign, nonatomic) int age;

这句代码，为我们做了：set/get方法声明、set/get方法实现、生成成员变量

1. set/get方法声明

- (void)setAge:(int)age;
- (int)age;

2. set/get方法实现

- (void)setAge:(int)age
{
    _age = age;
}

- (int)age
{
    return _age;
}

3. 生成成员变量

{
_age;
}

当我们使用了

@property (assign, nonatomic) int age;//.h
@dynamic age;//.m

YZPerson *person = [[YZPerson alloc] init];
person.age = 10;
NSLog(@"%d", person.age);

最后报reason: '-[YZPerson setAge:]: unrecognized selector sent to instance 0x100745230'错误。
这是因为，使用@dynamic age;就不会自动生成age的setter/getter方法的实现，也不会自动生成成员变量(ivar)。
需要注意的是，age的setter/getter方法的声明是不受影响的。

所以，我们可以使用@dynamic age;来达到setter/getter方法的实现在运行过程中修改，例如:

.h文件
@property (assign, nonatomic) int age;

.m文件
@dynamic age;

void setAge(id self, SEL _cmd, int age)
{
    NSLog(@"age is %d", age);
}

int age(id self, SEL _cmd)
{
    return 100;
}

+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel
{
    NSLog(@"%s", __func__);
    if (sel == @selector(setAge:)) {
        class_addMethod(self, sel, (IMP)setAge,
                        "v@:i");
        return YES;
    }else if (sel == @selector(age)) {
        class_addMethod(self, sel, (IMP)age,
                        "i@:");
        return YES;
    }
    return [super resolveInstanceMethod:sel];
}

调用
YZPerson *person = [[YZPerson alloc] init];
person.age = 10;
NSLog(@"%d", person.age);

运行结果：
2020-05-24 12:45:36.960569+0800 runtime学习[12661:5405426] +[YZPerson resolveInstanceMethod:]
2020-05-24 12:45:36.961027+0800 runtime学习[12661:5405426] age is 10
2020-05-24 12:45:36.961090+0800 runtime学习[12661:5405426] +[YZPerson resolveInstanceMethod:]
2020-05-24 12:45:36.961163+0800 runtime学习[12661:5405426] 100