总纲领: OC底层探寻
有关上篇文章分析了objc_msgSend快速查找流程, 当在类的方法缓存中查找不到的话, objc_msgSend就会进入慢速查找流程, 我们来分析一下: (注, 以下代码都是在arm64环境下的)
objc_msgSend慢速查找流程
1. CheckMiss还是JumpMiss方法实现
在快速查找流程中, 如果没有找到方法实现, 无论是走到CheckMiss还是JumpMiss, 最终都会走到__objc_msgSend_uncached汇编函数.
//有关CheckMiss 以及 JumpMiss代码, 以为没有找到, 所以传进来的参数都为NORMAL, 转而走__objc_msgSend_uncached .macro CheckMiss // miss if bucket->sel == 0 .if $0 == GETIMP cbz p9, LGetImpMiss .elseif $0 == NORMAL cbz p9, __objc_msgSend_uncached .elseif $0 == LOOKUP cbz p9, __objc_msgLookup_uncached .else .abort oops .endif .endmacro .macro JumpMiss .if $0 == GETIMP b LGetImpMiss .elseif $0 == NORMAL b __objc_msgSend_uncached .elseif $0 == LOOKUP b __objc_msgLookup_uncached .else .abort oops .endif .endmacro
2. __objc_msgSend_uncached汇编实现
//其中最重要的方法是MethodTableLookup, 即查询方法列表 STATIC_ENTRY __objc_msgSend_uncached UNWIND __objc_msgSend_uncached, FrameWithNoSaves // THIS IS NOT A CALLABLE C FUNCTION // Out-of-band p16 is the class to search MethodTableLookup TailCallFunctionPointer x17 END_ENTRY __objc_msgSend_uncached
3. 注意点
在MethodTableLookup的汇编实现中, 我们可以看到最重要的是_lookUpImpOrForward的方法, 然后全局搜索_lookUpImpOrForward发现搜不到实现方法, 说明该方法并不是汇编实现的, 需要去C/C++方法中查找
- c/c++中调动汇编, 去查找汇编时, 需要将需要搜索的方法多加一个下划线.
- 汇编中调用c/c++方法, 去查找c/c++方法时, 需要将需要查找的方法去掉一个下划线.
4. lookUpImpOrForward实现
全局搜索lookUpImpOrForward方法, 在objc-runtime-new.mm中可以找到实现代码, 如下:
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 (为下次直接从缓存里面快速查找做准备) 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; }
5. 分析getMethodNoSuper_nolock
//其实就是查找类的方法链表methed_list getMethodNoSuper_nolock(Class cls, SEL sel) { runtimeLock.assertLocked(); ASSERT(cls->isRealized()); // fixme nil cls? // fixme nil sel? auto const methods = cls->data()->methods(); for (auto mlists = methods.beginLists(), end = methods.endLists(); mlists != end; ++mlists) { // <rdar://problem/46904873> getMethodNoSuper_nolock is the hottest // caller of search_method_list, inlining it turns // getMethodNoSuper_nolock into a frame-less function and eliminates // any store from this codepath. method_t *m = search_method_list_inline(*mlists, sel); if (m) return m; } return nil; } //search_method_list_inline的实现 ALWAYS_INLINE static method_t * search_method_list_inline(const method_list_t *mlist, SEL sel) { int methodListIsFixedUp = mlist->isFixedUp(); int methodListHasExpectedSize = mlist->entsize() == sizeof(method_t); if (fastpath(methodListIsFixedUp && methodListHasExpectedSize)) { return findMethodInSortedMethodList(sel, mlist); } else { // Linear search of unsorted method list for (auto& meth : *mlist) { if (meth.name == sel) return &meth; } } #if DEBUG // sanity-check negative results if (mlist->isFixedUp()) { for (auto& meth : *mlist) { if (meth.name == sel) { _objc_fatal("linear search worked when binary search did not"); } } } #endif return nil; }
6. findMethodInSortedMethodList中用的是二分查找
二分查找也称折半查找（Binary Search），它是一种效率较高的查找方法。但是，折半查找要求线性表必须采用顺序存储结构，而且表中元素按关键字有序排列。
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; }
消息转发流程
1. forward_imp
const IMP forward_imp = (IMP)_objc_msgForward_impcache;
2. _objc_msgForward_impcache 汇编实现:
//__objc_msgForward_impcache调用__objc_msgForward STATIC_ENTRY __objc_msgForward_impcache // No stret specialization. b __objc_msgForward END_ENTRY __objc_msgForward_impcache //__objc_msgForward调用TailCallFunctionPointer x17 ENTRY __objc_msgForward adrp x17, __objc_forward_handler@PAGE ldr p17, [x17, __objc_forward_handler@PAGEOFF] TailCallFunctionPointer x17 END_ENTRY __objc_msgForward
3. TailCallFunctionPointer
TailCallFunctionPointer 就是返回指针的值, 返回x17, x17的值是__objc_forward_handler方法确定的
.macro TailCallFunctionPointer // $0 = function pointer value braaz $0 .endmacro
4. __objc_forward_handler
objc_defaultForwardHandler(id self, SEL sel) { _objc_fatal("%c[%s %s]: unrecognized selector sent to instance %p " "(no message forward handler is installed)", class_isMetaClass(object_getClass(self)) ? '+' : '-', object_getClassName(self), sel_getName(sel), self); } void *_objc_forward_handler = (void*)objc_defaultForwardHandler;
