重学 ObjC 消息机制

消息机制是 Objective-C 语言的基础，也是它动态化的核心所在。笔者在阅读 objc 源码之后，对该语言的使用有了一些新的思考。

对象或者类在响应消息时，最多会经历 5 个过程：

1. 查找当前类的缓存
2. 在当前类的方法列表查找
3. 在父类缓存及方法列表查找
4. 消息决议
5. 消息转发

消息的响应过程其实是根据选择子（sel）查找对应的函数实现（imp）的过程。

查找当前类的缓存

发送消息的 objc_msgSend 函数会通过 cache_getImp 函数查找缓存，因为所有方法的执行，都会调用这两个函数，为了提高性能，这两个函数由汇编实现。

如果方法缓存没有命中，会在当前类的 methods 中查找。

查找当前类的方法列表

当前类的方法列表底层是一个二维指针数组，存储当前类以及所有 category 的方法。二维的方法列表是在 runtime 初始化的时候构建的，先添加主类的方法列表，然后依次添加 category 的，后添加的列表会放在数组的前面。

在查找时，会依次遍历二维数组中的每个元素列表，然后在列表中使用二分查找，直到找到选择子（sel）对应的方法实现（imp）才终止。找到后使用 log_and_fill_cache 写入当前类的缓存。

如果这个过程没有找到，会进入父类查找。

在父类缓存及方法列表查找

在查找父类的方法列表前，会先查找父类的方法缓存，如果缓存没有命中才会遍历方法列表查找。查找过程和在当前类相似。

如果在父类中找到对应的实现，会将该方法缓存到 当前类 中。

如果直到 NSObject 都没有找到方法对应的实现，会进入方法决议。

方法决议

方法的决议分为实例方法和类方法，因为两者的过程都相似，所以这里只讲实例方法。

方法决议时会触发 resolveInstanceMethod： 方法的调用，如果当前类实现该方法，并在该方法中使用 class_addMethod() 动态的为参数 sel 关联实现（imp），那么在返回 YES 后会调用新关联的 imp ，并缓存。

如果在方法决议时，没有动态的关联实现，便会触发消息转发。

消息转发

消息的转发有两种形式 forwardingTargetForSelector 和 forwardInvocation 功能有所差别。

forwardingTargetForSelector: 需要返回一个能够响应 sel 消息的对象。如果该对象无法响应传入的选择子会调用 forwardInvocation: 。

在 forwardInvocation: 调用前需要通过 methodSignatureForSelector: 方法提供方法签名。

forwardInvocation: 接受一个 NSInvocation 参数，该对象包含当前选择子和对象。然而我们完全可以忽视这个参数做任何事情，因为只要这个方法实现，当前对象就不会再抛无法响应消息的异常了。

所以需要谨慎的重载这个方法，否者如果某个未知方法没有实现，却不会抛出异常，就无法察觉了。

最后如果没有实现消息转发，会在根类 NSObject 中调用 doesNotRecognizedSelector 抛异常。

总结

从响应消息的流程上来看，存在一些值得思考的地方。

应该尽量减少 Category 的数量，因为 Category 会作为元素添加到二维指针数组，增加数组的长度，也就增加方法查找的时间消耗。

Category 的方法会先于主类被查找到，如果 Category 使用了主类的同名方法，主类的实现会被覆盖。

在方法决议时，会使用 class_addMethod 动态添加方法的实现，该方法会将新加的方法作为一个单一的 list 元素，添加到二维指针数组，同样会增加数组的长度。

同时，该函数在添加新方法后会冲刷（flush）方法缓存。其目的是为了防止先前存在同名的方法被调用过，被缓存，再次调用会命中缓存，而不会执行新添加的方法实现。

消息转发其实是变相的实现了多态，将当前类的消息交给其他类处理，甚至忽略转发的消息而去做其他事情。

不过，到达消息转发需要经历前面的四步，也是一笔不小的开销，过多的依赖转发来响应消息会影响性能。

参考：

从源代码看 ObjC 中消息的发送

objc 源码