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探秘Runtime - Runtime Message Forward

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博客配图


当一个对象的方法被调用时,首先在对象所属的类中查找方法列表,如果当前类中没有则向父类查找,一直找到根类NSObject。如果始终没有找到方法实现,则进入消息转发步骤中。

动态消息解析

当一个方法没有实现时,也就是在cache lsit和其继承关系的method list中,没有找到对应的方法。这时会进入消息转发阶段,但是在进入消息转发阶段前,Runtime会给一次机会动态添加方法实现。

可以通过重写resolveInstanceMethod:resolveClassMethod:方法,动态添加未实现的方法。其中第一个是添加实例方法,第二个是添加类方法。这两个方法都有一个BOOL返回值,返回NO则进入消息转发机制。

void dynamicMethodIMP(id self, SEL _cmd) {
    // implementation ....
}

+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel {
    if (sel == @selector(resolveThisMethodDynamically)) {
          class_addMethod([self class], sel, (IMP) dynamicMethodIMP, "v@:");
          return YES;
    }
    return [super resolveInstanceMethod:sel];
}
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在通过class_addMethod函数动态添加实现时,后面有一个"v@:"来描述SEL对应的函数实现,具体的描述可以参考官方文档

Message Forwarding

Message Forward

在进行消息转发之前,还可以在forwardingTargetForSelector:方法中将未实现的消息,转发给其他对象。可以在下面方法中,返回响应未实现方法的其他对象。

- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector {
    NSString *selectorName = NSStringFromSelector(aSelector);
    if ([selectorName isEqualToString:@"selector"]) {
        return object;
    }
    return [super forwardingTargetForSelector:aSelector];
}
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forwardingTargetForSelector:方法未做出任何响应的话,会来到消息转发流程。消息转发时会首先调用methodSignatureForSelector:方法,在方法内部生成NSMethodSignature类型的方法签名对象。在生成签名对象时,可以指定targetSEL,可以将这两个参数换成其他参数,将消息转发给其他对象。

[otherObject methodSignatureForSelector:otherSelector];
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生成NSMethodSignature签名对象后,就会调用forwardInvocation:方法,这是消息转发中最后一步了,如果在这步还没有对消息进行处理,则会导致崩溃。

这个方法中会传入一个NSInvocation对象,这个对象就是通过刚才生成的签名对象创建的,可以通过invocation调用其他对象的方法,调用其invokeWithTarget:即可。

- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation {
    if ([object respondsToSelector:[anInvocation selector]]) {
        [anInvocation invokeWithTarget:object];
    } else {
        [super forwardInvocation:anInvocation];
    }
}
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消息转发

将一条消息发送给一个不能处理的对象会引起崩溃,但是在崩溃之前,系统给响应对象一次处理异常的机会。

当发送一条对象不能处理的消息,产生Crash之前,系统会调用响应者的forwardInvocation:方法,并传入一个NSInvocation对象,NSInvocation对象中包含原始消息及参数。这个方法只有方法未实现的时候才会调用。

你可以实现forwardInvocation:方法,将消息转发给另一个对象。forwardInvocation:方法是一个动态方法,在响应者无法响应方法时,会调用forwardInvocation:方法,可以重写这个方法实现消息转发。

消息转发中forwardInvocation:需要做的是,确认消息将发送到哪里,以及用原始参数发送消息。可以通过invokeWithTarget:方法,发送被转发的消息。调用invoke方法后,原方法的返回值将被返回给调用方。

- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation {
    if ([someOtherObject respondsToSelector:[anInvocation selector]]) {
        [anInvocation invokeWithTarget:someOtherObject];
    } else {
        [super forwardInvocation:anInvocation];
    }
}
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forwardInvocation:方法不只可以处理一个方法,可以通过Selector进行判断,来处理多个需要转发的方法。

动态方法解析

在OC中有时候可以动态的提供方法实现,例如属性可以通过@dynamic propertyName;的形式,表示将在运行过程中动态的提供属性方法。

如果想实现动态方法解析,需要实现resolveInstanceMethod:resolveClassMethod:方法,在这两个方法中动态的添加方法实现。通过class_addMethod方法可以动态添加方法,添加方法时需要关联对应的函数指针,函数指针需要声明两个隐藏参数self_cmd

void dynamicMethodIMP(id self, SEL _cmd) {
    // implementation ....
}

+ (BOOL) resolveInstanceMethod:(SEL)aSEL {
    if (aSEL == @selector(resolveThisMethodDynamically)) {
        class_addMethod([self class], aSEL, (IMP) dynamicMethodIMP, "v@:");
        return YES;
    }
    return [super resolveInstanceMethod:aSel];
}
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消息转发和动态方法解析大部分是相同的,在消息转发之前一个类有机会动态解析这个方法。如果已经调用respondsToSelector:instancesRespondToSelector:方法,动态方法解析有机会优先为Selector添加IMP。如果你实现了resolveInstanceMethod:方法,但想要特定的Selector走消息转发流程,则将此方法返回NO即可。

转发和多继承

可以通过消息转发机制来模拟多继承,例如下面这张图中,两个类中虽然不存在继承关系,但是却由另一个类处理了Warrior的事件。

多继承

由上面的例子可以看出,分属两个继承分支的类,通过消息转发机制实现了继承的关系。Warriornegotiate消息由其“父类”Diplomat来实现。

通过消息转发实现的多重继承相对于普通继承来说更有优势,消息转发可以将消息转发给多个对象,这样就可以将代码按不同职责封装为不同对象,并通过消息转发给不同对象处理。

需要注意的是,Warrior虽然通过消息转发机制可以响应negotiate消息,但如果通过respondsToSelector:isKindOfClass:方法进行判断的话,依然是返回NO的。如果想让这两个方法可以在判断negotiate方法时返回YES,需要重写这两个方法并在其中加入判断逻辑。

- (BOOL)respondsToSelector:(SEL)aSelector {
    if ([super respondsToSelector:aSelector]) {
        return YES;
    } else {
        // 
    }
    return NO;
}
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在执行forwardInvocation:之前,需要通过methodSignatureForSelector:方法返回方法签名,如果不实现则用默认的方法签名。

在方法签名的过程中,可以将未实现的方法转发给其代理。

- (NSMethodSignature*)methodSignatureForSelector:(SEL)selector {
    NSMethodSignature* signature = [super methodSignatureForSelector:selector];
    if (!signature) {
       signature = [surrogate methodSignatureForSelector:selector];
    }
    return signature;
}
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runtime类型编码

使用技巧

在项目中经常会出现因为调用未实现的方法,导致程序崩溃的情况。在学习消息转发后,就可以通过消息转发来解决这个问题。

所有的类的基类都是NSObject类(NSProxy除外),可以将NSObject类的消息转发流程拦截,然后做一些统一的处理,这样就可以解决方法未实现导致的崩溃。根据Category可以将原类方法“覆盖”的特点,可以在Category中实现相应的拦截方法。

// 自定义类
#import <Foundation/Foundation.h>
@interface TestObject : NSObject
- (void)testMethod;
@end

// 接收消息的IMP
void dynamicResolveMethod(id self, SEL _cmd) {
    NSLog(@"method forward");
}

// 对NSObject创建的Category
@implementation NSObject (ExceptionForward)

#pragma clang diagnostic push
#pragma clang diagnostic ignored "-Wobjc-protocol-method-implementation"

+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel {
    const char *types = sel_getName(sel);
    class_addMethod([self class], sel, (IMP)dynamicResolveMethod, types);
    return YES;
}

#pragma clang diagnostic pop

@end
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我们的拦截方案是在resolveInstanceMethod方法中,动态创建未实现的方法,并将IMP统一设置为dynamicResolveMethod函数进行处理。这样所有未实现的方法都会执行dynamicResolveMethod函数,而不崩溃,在dynamicResolveMethod函数中可以做崩溃统计等操作。

多继承

在OC中是不支持多继承的,但是可以通过消息转发模拟多继承。在子类中实例化多个父类,当消息发送过来的时候,在消息转发的方法中,将调用重定向到父类的实例对象中,以实现多继承的效果。

下面是多继承的例子,创建两个父类CatDog,并将需要子类继承的方法都定义到Protocol中,在CatDog中实现Protocol中的方法。

@protocol CatProtocol <NSObject>
- (void)eatFish;
@end

@interface Cat : NSObject <CatProtocol>
@end

@implementation Cat
- (void)eatFish {
    NSLog(@"Cat Eat Fish");
}
@end

@protocol DogProtocol <NSObject>
- (void)eatBone;
@end

@interface Dog : NSObject
@end

@implementation Dog
- (void)eatBone {
    NSLog(@"Dog Eat Bone");
}
@end
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子类直接通过遵守父类的协议,来表示自己“继承”哪些类,并在内部实例化对应的父类对象。在外界调用协议方法时,子类其实是没有实现这些父类的方法的,所以通过转发方法将消息转发给响应的父类。

@interface TestObject : NSObject <CatProtocol, DogProtocol>
@end

@interface TestObject()
@property (nonatomic, strong) Cat *cat;
@property (nonatomic, strong) Dog *dog;
@end

@implementation TestObject

- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector {
    if ([self.cat respondsToSelector:aSelector]) {
        return self.cat;
    } else if ([self.dog respondsToSelector:aSelector]) {
        return self.dog;
    } else {
        return self;
    }
}

// 忽略Cat和Dog的初始化过程
@end
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简书由于排版的问题,阅读体验并不好,布局、图片显示、代码等很多问题。所以建议到我Github上,下载Runtime PDF合集。把所有Runtime文章总计九篇,都写在这个PDF中,而且左侧有目录,方便阅读。

Runtime PDF

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