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ios-对象的原理探索九-objc_msgSend 慢速查找流程分析

ios-对象的原理探索八

前言

上篇文章通过汇编的方式分析了快速查找流程,如果快速查不到,则需要进入慢速查找流程,以下是慢速查找的分析过程

MethodTableLookup

说明:
bl _lookUpImpOrForward  这行代码的含义是跳转至c/c++代码中,汇编中用下划线表示跳转至C/C++代码

xcode汇编流程验证

在`main`中,例如`[person sayHello]`对象方法调用处加一个断点,并且`开启汇编调试【Debug -- Debug worlflow -- 勾选Always show Disassembly】`,运行程序![](https://p9-juejin.byteimg.com/tos-cn-i-k3u1fbpfcp/13d761e059144600947d51646536e8e4~tplv-k3u1fbpfcp-zoom-1.image)

跟踪汇编的方式按住control + stepinto,进入objc_msgSend的汇编

继续跟进_objc_msgSend_uncached (没有缓存)

上图可以看到在cached_t中没有找到缓存走lookUpImpOrForward流程

lookUpImpOrForward分析

进入**objc-runtime-new.mm**中搜索**lookUpImpOrForward**

IMP lookUpImpOrForward(id inst, SEL sel, Class cls, int behavior)
{
    // 定义的消息转发
    const IMP forward_imp = (IMP)_objc_msgForward_impcache; 
    IMP imp = nil;
    Class curClass;

    runtimeLock.assertUnlocked();

    // 快速查找,如果找到则直接返回imp
    //目的:防止多线程操作时,刚好调用函数,此时缓存进来了
    if (fastpath(behavior & LOOKUP_CACHE)) { 
        imp = cache_getImp(cls, sel);
        if (imp) goto done_nolock;
    }

    //加锁,目的是保证读取的线程安全
    runtimeLock.lock();

    //判断是否是一个已知的类:判断当前类是否是已经被认可的类,即已经加载的类
    checkIsKnownClass(cls); 

    //判断类是否实现,如果没有,需要先实现,此时的目的是为了确定父类链,方法后续的循环
    if (slowpath(!cls->isRealized())) { 
        cls = realizeClassMaybeSwiftAndLeaveLocked(cls, runtimeLock);
    }

    //判断类是否初始化,如果没有,需要先初始化
    if (slowpath((behavior & LOOKUP_INITIALIZE) && !cls->isInitialized())) { 
        cls = initializeAndLeaveLocked(cls, inst, runtimeLock);
    }

    runtimeLock.assertLocked();
    curClass = cls;

    //----查找类的缓存

    // unreasonableClassCount -- 表示类的迭代的上限
    //(猜测这里递归的原因是attempts在第一次循环时作了减一操作,然后再次循环时,仍在上限的范围内,所以可以继续递归)
    for (unsigned attempts = unreasonableClassCount();;) { 
        //---当前类方法列表(采用二分查找算法),如果找到,则返回,将方法缓存到cache中
        Method meth = getMethodNoSuper_nolock(curClass, sel);
        if (meth) {
            imp = meth->imp;
            goto done;
        }
        //当前类 = 当前类的父类,并判断父类是否为nil
        if (slowpath((curClass = curClass->superclass) == nil)) {
            //--未找到方法实现,方法解析器也不行,使用转发
            imp = forward_imp;
            break;
        }

        // 如果父类链中存在循环,则停止
        if (slowpath(--attempts == 0)) {
            _objc_fatal("Memory corruption in class list.");
        }

        // --父类缓存
        imp = cache_getImp(curClass, sel);
        if (slowpath(imp == forward_imp)) { 
            // 如果在父类中找到了forward,则停止查找,且不缓存,首先调用此类的方法解析器
            break;
        }
        if (fastpath(imp)) {
            //如果在父类中,找到了此方法,将其存储到cache中
            goto done;
        }
    }

    //没有找到方法实现,尝试一次方法解析

    if (slowpath(behavior & LOOKUP_RESOLVER)) {
        //动态方法决议的控制条件,表示流程只走一次
        behavior ^= LOOKUP_RESOLVER; 
        return resolveMethod_locked(inst, sel, cls, behavior);
    }

 done:
    //存储到缓存
    log_and_fill_cache(cls, imp, sel, inst, curClass); 
    //解锁
    runtimeLock.unlock();
 done_nolock:
    if (slowpath((behavior & LOOKUP_NIL) && imp == forward_imp)) {
        return nil;
    }
    return imp;
}
复制代码

核心代码: **getMethodNoSuper_noLock**方法

继续跟进:

核心代码:**findMethodInSortedMethodList**

ALWAYS_INLINE static method_t *
findMethodInSortedMethodList(SEL key, const method_list_t *list)
{
    ASSERT(list);

    const method_t * const first = &list->first;
    const method_t *base = first;
    const method_t *probe;
    uintptr_t keyValue = (uintptr_t)key; //key 等于 say666
    uint32_t count;
    //base相当于low,count是max,probe是middle,这就是二分
    for (count = list->count; count != 0; count >>= 1) {
        //从首地址+下标 --> 移动到中间位置(count >> 1 左移1位即 count/2 = 4)
        probe = base + (count >> 1); 

        uintptr_t probeValue = (uintptr_t)probe->name;

        //如果查找的key的keyvalue等于中间位置(probe)的probeValue,则直接返回中间位置
        if (keyValue == probeValue) { 
            // -- while 平移 -- 排除分类重名方法
            while (probe > first && keyValue == (uintptr_t)probe[-1].name) {
                //排除分类重名方法(方法的存储是先存储类方法,在存储分类---按照先进后出的原则,分类方法最先出,而我们要取的类方法,所以需要先排除分类方法)
                //如果是两个分类,就看谁先进行加载
                probe--;
            }
            return (method_t *)probe;
        }

        //如果keyValue 大于 probeValue,就往probe即中间位置的右边查找
        if (keyValue > probeValue) { 
            base = probe + 1;
            count--;
        }
    }

    return nil;
}
复制代码

二分查找分析 《二分查找算法原理

没有找到走父类缓存中查找,参考isa走位图

cache_getImp方法:父类缓存查找

进入**cach_getImp**汇编中

继续跟进

继续跟进 LGetImpMiss

直到查找的nil,没有找到返回

总结

  • 对于对象方法(即实例方法),即在类中查找,其慢速查找的父类链是:类--父类--根类--nil

  • 对于类方法,即在元类中查找,其慢速查找的父类链是:元类--根元类--根类--nil

  • 如果快速查找、慢速查找也没有找到方法实现,则尝试动态方法决议

  • 如果动态方法决议仍然没有找到,则进行消息转发

具体的流程图如下: