内容简介:运行时:装载内存,提供运行时功能(依赖于编译时:把高级语言(OC、Swift、Java等)源代码编译成能够识别的语言(机器语言-->二进制)
runtime
是由 C
、 C++
、 汇编
一起写成的 api
,为 OC
提供运行时。
运行时:装载内存,提供运行时功能(依赖于 runtime
)
编译时:把高级语言(OC、Swift、 Java 等)源代码编译成能够识别的语言(机器语言-->二进制)
底层库关系:
对象和方法的本质
int main(int argc, const char * argv[]) { @autoreleasepool { LGPerson *p = [[LGPerson alloc] init]; [p run]; } return 0; } 复制代码
clang 编译,cd到相应的文件下,打开终端,输入下面命令
xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc main.m -o testMain.c++ 或 clang -rewrite-objc main.m -o test.c++ 复制代码
打开生成的testMain.c++文件,很长,有几万行代码,我们看主要的,如下
可有看出, 对象的本质是一个结构体 , 方法的本质是发送消息 。任何方法的调用都可以翻译成是 objc_msgSend
这个方法的调用
类方法和实例方法
对象调用
LGStudent *s = [[LGStudent alloc] init]; objc_msgSend(s, sel_registerName("run")); 复制代码
类方法的调用
objc_msgSend(objc_getClass("LGStudent"), sel_registerName("run")); 复制代码
向父类发消息(对象方法)
struct objc_super mySuper; mySuper.receiver = s; mySuper.super_class = class_getSuperclass([s class]); objc_msgSendSuper(&mySuper, @selector(run)); 复制代码
通过 objc_msgSendSuper
向父类发消息,第一个参数是结构体指针(父类)
向父类发消息(类方法)
struct objc_super myClassSuper; myClassSuper.receiver = [s class]; // 当前类 myClassSuper.super_class = class_getSuperclass(object_getClass([s class])); // 当前类的类 = 元类 objc_msgSendSuper(&myClassSuper, @selector(run)); 复制代码
Runtime的三种调用方式:
1、 runtime api
--> (class_、objc_、object_)
2、 NSObject api
--> (isKindOfClass、isMemberOfClass)
3、OC上层方法 -->(@selector)
注意点:
对象方法存在哪? ==> 类 实例方法
类方法存在哪? ==> 元类 实例方法
类方法在元类里是什么形式存在? ==> 实例方法
消息的发送Objc_msgSend
两种方式:
- 快速 缓存找-通过汇编
- 慢速
objc_msgSend 是用汇编写的,高效以及 C语言 不能改通过写一个函数,保留未知的参数,去跳转到任意的指针,汇编可以利用寄存器实现。
下面进入干货,源码查看如何寻找 imp
,汇编部分:
上面这些汇编语言,主要就是为了寻找 imp
,调用 _objc_msgSend
然后判断接收者 recevier
是否为空,为空则返回,不为空,就处理 isa
,完毕之后就调用 CacheLookup NORMAL
缓存找 imp
, CacheLookup
的结果又分三种,如果找到了,则调用 CacheHit
进行 call or return imp
;如果是第二种 CheckMiss
,则进行下一步的函数调用 __objc_msgSend_uncached
;第三种是如果在别的地方找到了这 imp
,那么就在这里进行 add
操作,为了方便下一次快速的查找。
着重查看一下方法 __objc_msgSend_uncached
的调用:
__class_lookupMethodAndLoadCache3
就会发现,在汇编层次,已经走不下去了,其实从这个方法开始,就会从汇编转到C++或者C层次的代码上了,后面继续看。
从上面代码可以看出,这是一个漫长的查找过程,先从自己的方法列表里查找,如果找到,就调用,同时把该 imp
存放在缓存中;如果没有找到,就到自己的父类里查找,接着后面是一个往复的过程,递归查找父类,直到找到 NSObject
这个类。
如果这个过程方法还没有查找到,那就进入动态解析的过程。
动态解析
变量 triedResolver
使得动态解析只走一次。重点关注 _class_resolveMethod
方法:
上面代码判断是否是元类,不是元类走 _class_resolveInstanceMethod
方法,是元类走 _class_resolveClassMethod
方法。
当我们重写 +resolveClassMethod
和 +resolveInstanceMethod
方法的时候,是如何走到那里的呢,可以通过下面源码看出
下面通过代码了解一下动态解析:
@interface LGPerson : NSObject - (void)run; @end @implementation LGPerson #pragma mark - 动态方法解析 + (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel { NSLog(@"来了 老弟"); return [super resolveInstanceMethod:sel]; } @end int main(int argc, const char * argv[]) { @autoreleasepool { [[LGPerson alloc] run]; } return 0; } 复制代码
注意,上面代码中,类 LGPerson
没有实现 run
这个实例方法,同时父类以及分类里都没有实现,在 .m
文件里重写里 resolveInstanceMethod:
方法。运行代码
+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel
明显走了两次,在上面源代码中,我们分析了,变量
triedResolver
使得动态解析只走一次,这里又是什么原因呢?
下面通过 bt
寻找原因,在方法 + (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel
加一个断点,看下图
_objc_msgSend_uncached
,然后走方法
lookUpImpOrForward
,在走到方法
_class_resolveInstanceMethod
里,从这个大致的流程可以知道,这个流程,就是上面所分析的流程,寻找
imp
的过程,没有找到,就走到里动态解析这一步;
下面跳过断点,第二次走到 + (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel
方法里
熟悉消息转发流程的小伙伴们或许已经看的很明白了,第二次走到这里,是在消息转发的过程中走过来的,走到这里的前提就是动态解析失败了。具体的流程会在消息转发的过程中说到。
如果我们在这一步进行重定向,可以使用下面的方式
+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel { if (sel == @selector(run)) { // 动态解析我们的 对象方法 NSLog(@"对象方法解析走这里"); SEL readSEL = @selector(readBook); Method readM= class_getInstanceMethod(self, readSEL); IMP readImp = method_getImplementation(readM); // 获取重定向方法的imp const char *type = method_getTypeEncoding(readM); return class_addMethod(self, sel, readImp, type); // 添加方法的实现 } return [super resolveInstanceMethod:sel]; } 复制代码
上面说的都是实例方法,下面看看类方法,通过源码可以知道,在调用方法 _class_resolveClassMethod
之后,还会在调用方法 _class_resolveInstanceMethod
,调用方法 _class_resolveClassMethod
我们可以理解,因为是动态解析类方法,但是为什么会去调用方法 _class_resolveInstanceMethod
,大家知道,这个方法是去动态解析实例方法所用的。
还记得前面说过的类方法的存放位置么?第一它是类的类方法,第二它是元类的实例方法。所以在寻找类方法的 imp
的过程就多了一步,如果有疑问,可以通过下面代码验证
ip
和从元类里获取到的实例方法的
ip
是一样的。如果你还是感觉不可靠,那么也可以通过下面的方式去验证:
// NSObject的分类 验证上述问题的时候,可以先后注释掉实例方法和类方法 #import "NSObject+ZB.h" #import <objc/runtime.h> @implementation NSObject (ZB) + (void)run { NSLog(@"NSObject === + run"); } - (void)run { NSLog(@"NSObject === - run"); } @end // ZBPerson继承NSObject,只在.h文件中声明里类方法run,并未去实现 @interface ZBPerson : NSObject + (void)run; @end // 直接调用类方法,同时注释掉NSObject分类里的类方法run int main(int argc, const char * argv[]) { @autoreleasepool { [ZBPerson run]; } return 0; } 复制代码
按照上述描述,编译运行结果如下
看到没有,我们调用的明明是类方法run
,为什么在这里却走到了一个实例方法里面。希望小伙伴们能够好好的去体会前面说过的一句话,
类方法在元类中的存储方式是以实例方法去存储的
那么如果打开类方法 run
的注释呢?看下面结果
run
,没有调用实例方法呢?因为这个过程,只要找到了
imp
就会立即调用,后面的过程也就不用在走了。
记住下面这张图,理清楚isa的走位,以及superclass的走位(如果图中标注有错误,还希望指出,谢谢)
消息转发
当动态解析并没有获取到我们想要的 imp
时,它返回一个 NO
,接下来会走到消息转发。
下面给出了消息转发中的三个方法的使用
#pragma mark - 消息转发 - (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector{ NSLog(@"%s",__func__); if (aSelector == @selector(run)) { // 转发给我们的ZBStudent 对象 return [ZBStudent new]; } return [super forwardingTargetForSelector:aSelector]; } - (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector{ NSLog(@"%s",__func__); if (aSelector == @selector(run)) { // forwardingTargetForSelector 没有实现 就只能方法签名了 Method method = class_getInstanceMethod(object_getClass(self), @selector(readBook)); const char *type = method_getTypeEncoding(method); return [NSMethodSignature signatureWithObjCTypes:"v@:@"]; } return [super methodSignatureForSelector:aSelector]; } - (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation{ NSLog(@"%s",__func__); NSLog(@"------%@-----",anInvocation); anInvocation.selector = @selector(readBook); [anInvocation invoke]; } 复制代码
这三个方法,相信大家已经很熟悉了,方法 forwardingTargetForSelector:
允许我们替换消息的接收者为其他对象,如果这个方法返回 nil
或者 self
,则会向对象发送 methodSignatureForSelector:
消息,获取到方法的签名用于生成 NSInvocation
对象,最后会进入消息转发机制 forwardInvocation:
,不然将返回对象重新发送消息。
配合下面的图,以上就是完整的消息转发
很多的应用也在这一层去实现的,不过现在不讨论这个,我们主要看这三个方法是如何来的,那么就继续去查看我们的源码
在源码中查找方法_objc_msgForward_impcache
的实现会发现,它又走到了汇编里,然而这部分只有汇编调用,没有源码实现,也就是没有开源。
那么又是如何知道,消息转发的过程中调用了上面所说的三个方法呢?
介绍一个方法 instrumentObjcMessageSends
extern void instrumentObjcMessageSends(BOOL); int main(int argc, const char * argv[]) { @autoreleasepool { instrumentObjcMessageSends(YES); [ZBPerson run]; instrumentObjcMessageSends(NO); } return 0; } 复制代码
方法 instrumentObjcMessageSends
就是打印当前调用方法的调用过程,编译完成后可以在路径 Macintosh HD/private/tmp/msgSends-xxxxx
下查看文件 msgSends-xxxxx
,如下图
以上所述就是小编给大家介绍的《笔记-runtime源码解析之让你彻底了解底层源码》,希望对大家有所帮助,如果大家有任何疑问请给我留言,小编会及时回复大家的。在此也非常感谢大家对 码农网 的支持!
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