本文章將記錄Objective-C中消息傳遞和轉發機制、Method Swizzling的相關資料，如有錯誤歡迎指出~ Objective-C 本質上是一種基於 C 語言的領域特定語言。C 語言是一門靜態語言，其在編譯時決定調用哪個函數。而 Objective-C 則是一門動態語言，其在編譯時不能決 ...
本文章將記錄Objective-C中消息傳遞和轉發機制、Method Swizzling的相關資料，如有錯誤歡迎指出~
Objective-C 本質上是一種基於 C 語言的領域特定語言。C 語言是一門靜態語言，其在編譯時決定調用哪個函數。而 Objective-C 則是一門動態語言，其在編譯時不能決定最終執行時調用哪個函數（Objective-C 中函數調用稱為消息傳遞）。Objective-C 的這種動態綁定機制正是通過 runtime 這樣一個中間層實現的。
消息傳遞（方法調用）
在 Objective-C 中，消息直到運行時才綁定到方法實現上。編譯器會將消息表達式轉化為一個消息函數的調用。
OC中的消息表達式如下（方法調用）
id returnValue = [someObject messageName:parameter];
編譯器看到這條消息會轉換成一條標準的 C 語言函數調用
id returnValue = objc_msgSend(someObject, @selector(messageName:), parameter);
我們可以看到轉換中，使用到了objc_msgSend 函數，這個函數將消息接收者和方法名作為主要參數，如下所示：
objc_msgSend(receiver, selector) // 不帶參數 objc_msgSend(receiver, selector, arg1, arg2,...) // 帶參數
objc_msgSend 通過以下幾個步驟實現了動態綁定機制。
- 首先，獲取
selector指向的方法實現。由於相同的方法可能在不同的類中有著不同的實現，因此根據receiver所屬的類進行判斷。 - 其次，傳遞
receiver對象、方法指定的參數來調用方法實現。 - 最後，返回方法實現的返回值。
消息傳遞的關鍵在於【iOS面試糧食】Runtime—實例對象、類對象、元類對象記錄過的 objc_class 結構體，其有兩個關鍵的欄位：
isa：指向父類的指針methodLists: 類的方法分發表（dispatch table）
當創建一個新對象時，先為其分配記憶體，並初始化其成員變數。其中 isa 指針也會被初始化，讓對象可以訪問類及類的繼承鏈。
下圖所示為消息傳遞過程的示意圖。
- 當消息傳遞給一個對象時，首先從運行時系統緩存
objc_cache中進行查找。如果找到，則執行。否則，繼續執行下麵步驟。 objc_msgSend通過對象的isa指針獲取到類的結構體，然後在方法分發表methodLists中查找方法的selector。如果未找到，將沿著類的isa找到其父類，併在父類的分發表methodLists中繼續查找。- 以此類推，一直沿著類的繼承鏈追溯至
NSObject類。一旦找到selector，傳入相應的參數來執行方法的具體實現，並將該方法加入緩存objc_cache。如果最後仍然沒有找到selector，則會進入消息轉發流程
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消息轉發
當一個對象能接收一個消息時，會走正常的消息傳遞流程。當一個對象無法接收某一消息時，會發生什麼呢？
- 預設情況下，如果以
[object message]的形式調用方法，如果object無法響應message消息時，編譯器會報錯。 - 如果是以
performSeletor:的形式調用方法，則需要等到運行時才能確定object是否能接收message消息。如果不能，則程式崩潰。
對於後者，當不確定一個對象是否能接收某個消息時，可以調用 respondsToSelector: 來進行判斷。
if ([self respondsToSelector:@selector(method)]) { [self performSelector:@selector(method)]; }
事實上，當一個對象無法接收某一消息時，就會啟動所謂“消息轉發（message forwarding）”機制。通過消息轉發機制，我們可以告訴對象如何處理未知的消息。
消息轉發機制大致可分為三個步驟：
- 動態方法解析（Dynamic Method Resolution）
- 備用接收者
- 完整消息轉發
下圖所示為消息轉發過程的示意圖。
動態方法解析
這是整個消息轉發流程的第一個階段，如果在收到無法響應的消息後，會調用所屬類的方法:
//實例對象 + (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)selector //類對象 + (BOOL)resolveClassMethod:(SEL)selector
其中參數selector為未處理的方法。
返回值@return表示能否新增一個方法來處理，一般使用@dynamic屬性來實現：
/************** 使用 resolveInstanceMethod 實現 @dynamic 屬性 **************/ id autoDictionaryGetter(id self, SEL _cmd); void autoDictionarySetter(id self, SEL _cmd, id value); + (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)selector { NSString *selectorString = NSStringFromSelector(selector); if (/* selector is from a @dynamic property */) { if ([selectorString hasPrefix:@"set"]) { // 添加 setter 方法 class_addMethod(self, selector, (IMP)autoDictionarySetter, "v@:@"); } else { // 添加 getter 方法 class_addMethod(self, selector, (IMP)autoDictionaryGetter, "@@:"); } return YES; } return [super resolveInstanceMethod:selector]; }
備援接受者
這是整個消息轉發機制的第二站，看名字就可以看出來，這是在尋找一個備用援救的接受者，到了這一階段，系統會調用這個方法：
- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector;
傳入參數aSelector同樣為無法處理的方法。
返回值為當前找到的備援接受者，如果沒有則返回nil，進入下一階段。
完整的消息轉發機制
如果前兩個階段都沒有辦法處理消息，就會啟動完整的消息轉發機制。
首先會創建NSInvocation對象，把尚未處理的那條消息的全部信息細節裝在裡邊，在觸發NSInvocation對象時，系統派發系統（message-dispatch system）將會把消息指派給目標對象。這時會調用該方法：
- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation;
傳入的參數anInvocation就包含了消息的所有內容。
如果此時還是沒辦法處理消息，就會沿著繼承的順序一步一步向父類調用相同的方法，直到最後的NSObject類中，這時候如果還沒有辦法處理消息，就會調用doesNotRecognizeSelector:拋出異常。
到此為止，消息轉發的整個流程就都結束了。
Method Swizzling
談到黑科技，就不得不提一下Objective-C 中的 Method Swizzling 技術，它可以允許我們動態地替換方法的實現，實現 Hook 功能，是一種比子類化更加靈活的“重寫”方法的方式。就是說在開發中，我們可能會遇到系統提供的 API 不能滿足實際需求，我們希望能夠修改它以達到期望的效果。
Method Swizzling 原理
Method Swizzling 的實現充分利用了動態綁定機制。
在 Objective-C 中調用方法，其實是向一個對象發送消息，而查找消息的唯一依據是方法名 selector。每個類都有一個方法列表 objc_method_list，存放著其所有的方法 objc_method。
typedef struct objc_method *Method struct objc_method{ SEL method_name OBJC2_UNAVAILABLE; // 方法名 char *method_types OBJC2_UNAVAILABLE; IMP method_imp OBJC2_UNAVAILABLE; // 方法實現 }
每個方法 objc_method 保存了方法名（SEL）和方法實現（IMP）的映射關係。Method Swizzling 其實就是重置了 SEL 和 IMP 的映射關係。如下圖所示：
