5. Runtime消息转发

在3. 消息机制的基本原理最后一步我们提到：若找不到对应的selector，消息被转发或者临时向receiver添加这个selector对应的实现方法，否则就会崩溃

当一个方法找不到的时候，Runtime提供了消息动态解析、消息接受者重定向、消息定向等三步处理消息，具体流程如下

image

5.1 消息动态解析(动态添加方法)

Objective-C运行时会调用+resolveClassMethod或+resolveInstanceMethod,让你有机会提供一个函数实现。前者在对象方法未找到时调用，后者在类方法未找到时调用。我们可以通过重写这两个方法，添加其他函数实现，并返回YES，那运行时系统就会重新启动一次消息发送的过程

主要用到的方法如下

动态解析的方法位于

// 位于objc/NSObject.h
+ (BOOL)resolveClassMethod:(SEL)sel ;
+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel;
//位于 objc/runtime.h
/** 
 * 向一个类添加新方法，此方法需要给定名称及参数
 * 
 * @param cls 要被添加方法的类
 * @param name selector方法名称
 * @param imp 实现方法的函数指针
 * @param types 只想函数的返回值与参数类型 
 * 
 * @return 如果添加方法成功返回YES，否则返回NO
 */
OBJC_EXPORT BOOL
class_addMethod(Class _Nullable cls, SEL _Nonnull name, IMP _Nonnull imp, 
                const char * _Nullable types) ;

代码示例:

//
//  ViewController.m
//  RuntimeDemo
//
//  Created by Terence on 2021/5/10.
//  Copyright © 2021年 Terence. All rights reserved.
//
#import "ViewController.h"
#import "objc/runtime.h"
@interface ViewController ()
@end
@implementation ViewController
- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    [self performSelector:@selector(eat)];
}
+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel {
    if (sel == @selector(eat)) {
        class_addMethod(self.class, sel, (IMP)eatMethod, "v@:");
        return YES;
    }
    return [super resolveInstanceMethod:sel];
}
void eatMethod(id obj, SEL _cmd) {
    NSLog(@"eat food");
}
@end

输出结果:

2021-05-10 23:10:23.110858+0800 RuntimeDemo[3451:122697] eat food

从上边的例子中，我们可以看出，虽然我们没有实现fun方法，但是通过重写resolveInstanceMethod方法，利用class_addMethod 方法动态的添加了对象方法eatMethod,并执行，成功调用了eatMethod方法

class_addMethod方法中的特殊参数v@:，可参考苹果官方文档中关于Type Encodings的说明:Type Encodings

5.2 消息动态转发

如果上一步中+resolveClassMethod、 +resolveInstanceMethod没有添加其它函数实现，运行时就会进行到下一步:消息接收者重定向

如果当前对象实现了- forwardingTargetForSelector:或+forwardingTargetForSelector:方法，Runtime就会调用这个方法，允许我们将消息的接收者转发给其它对象

// 重定向类方法的消息接收者，返回一个类或实例对象
+ (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector;
// 重定向方法的消息接收者，返回一个类或实例对象
- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector;

注意：

类方法和对象方法消息转发第二步调用的方法不一样，前者是+forwardingTargetForSelector方法，后者是-forwardingTargetForSelector方法

这里-resolveClassMethod:或者-resolveInstanceMethod无论是返回YES还是NO，只要其中没有添加其它函数实现，运行时都会进行下一步

代码示例:

@implementation Person
- (void)eatFood:(NSString *)foodName {
    NSLog(@"person eat food : %@", foodName);
}
- (void)personSleep {
    NSLog(@"person is sleeping...");
}
@end

@implementation ViewController
- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    [self performSelector:@selector(personSleep)];
}
+ (BOOL)resolveClassMethod:(SEL)sel {
    return YES;
}
+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel {
    return YES;
}
- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector {
    if (aSelector == @selector(personSleep)) {
        return [[Person alloc] init];
    }
    return [super forwardingTargetForSelector:aSelector];
}
@end

打印输出:

2021-05-11 11:50:55.352147+0800 LoadInitializeDemo[47468:1985216] person is sleeping...

可以看到，虽然当前ViewController没有实现fun方法，+resolveInstanceMethod:也没有添加其它函数实现，但是我们通过forwardingTargetForSelector把当前ViewController的方法转发给了person对象去执行了

我们通过forwardingTargetForSelector可以修改消息的接收者，该方法返回参数是一个对象，如果这个对象不是nil，也不是self，系统会将运行的消息转发给这个对象执行。否则，继续进行下一步：消息重定向流程

5.3 消息重定向

如果经过消息动态解析、消息接收者重定向，Runtime系统还是找不到相应的方法实现而无法响应消息,Runtime系统会利用-methodSignatureForSelector:或+methodSignatureForSelector:方法获取函数的参数和返回值类型

如果methodSignatureForSelector返回了一个NSMethodSignature对象(函数签名)，Runtime系统就会创建一个NSInvocation对象。并通过forwardInvocation:消息通知当前对象，给予此次消息发送最后依次寻找IMP的机会

如果methodSignatureForSelecotr:返回nil，则Runtime系统会发出doesNotRecognizeSelector:消息，程序也就崩溃了
所以我们可以在forwardingInvocation:方法中对消息进行转发

注意：类方法和对象方法消息转发第三步调用的方法同样不一样

类方法调用的是：

+methodSignatureForSelector
+ forwardInvocation:
doesNotRecognizeSelector:

对象方法调用的是

-methodSignatureForSelector:

-forwardingInvocation:

doesNotRecognizeSelector:

用到的方法

//获取类方法函数的参数和返回值类型，返回签名
+ (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector;
// 类方法消息重定向
+ (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation {
    NSLog(@"aInvocation: %@", anInvocation);
// 获取对象方法函数的参数和返回值类型，返回签名
- (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector;
// 对象方法消息重定向
- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation {
    NSLog(@"aInvocation: %@", anInvocation);
}
}

代码示例

#import "ViewController.h"
#import "Person.h"
#import <objc/runtime.h>
@interface ViewController ()
@end
@implementation ViewController
- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    [ViewController performSelector:@selector(personWakeup)];
}
+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel {
    //为了进行下一步，消息接收者重定向
    return YES;
}
//消息接收者重定向
+ (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector {
//为了进行下一步，消息重定向
    return [super forwardingTargetForSelector:aSelector];
}
// 获取函数的参数和返回值类型，返回签名
+ (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector {
    if ([NSStringFromSelector(aSelector) isEqualToString:@"personWakeup"]) {
        return [NSMethodSignature signatureWithObjCTypes:"v@:"];
    }
    return [super methodSignatureForSelector:aSelector];
}
// 消息重定向
+ (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation {
    NSLog(@"aInvocation: %@", anInvocation);
    SEL sel = anInvocation.selector;
    if ([Person respondsToSelector:sel]) { //判断Person类对象是否可以响应sel
        [anInvocation invokeWithTarget:Person.class]; // 若可以响应，则将消息转发给其它对象处理
    } else {
            [anInvocation doesNotRecognizeSelector:sel];//若仍然无法响应，则报错：找不到方法
    }
}
@end

打印结果:

2021-05-11 16:40:10.119025+0800 LoadInitializeDemo[93832:2252330] person will wake up...

可以看到，我们在+forwardingInvocation:方法里面让Peron对象去执行了personWakeup函数

既然-forwardingTargetForSelector:和-forwardingInvocation:都可以将消息转发给其它对象处理，那么两者区别在哪?

区别就在于-forwardingTargetForSelector:只能将消息转发给一个对象,而 -forwardingInvocation:可以将消息转发给多个对象

以上就是Runtime消息转发的整个流程

结合之前讲的3.消息机制的基本原理，就构成了整个消息发送及转发的流程，下面我们来总结下整个流程

6. 消息发送一级转发机制总结

调用[receiver selector]后，进行的流程：

编译阶段:[receiver selector]方法被编译器转换为:

objc_msgSend(receiver, selector)(不带参数)
objc_msgSend(receiver,selector, org1, org2, ...)(带参数)

运行时阶段：消息接收者receiver寻找对应的selector

通过receiver的isa指针找到receiver的Class
在Class的cache(方法缓存)的散列表中寻找对应的IMP(方法实现)
如果在cache(方法缓存)中没有找到对应的IMP(方法实现)，则继续在Class(类)的methodLists中寻找对应的selector,如果找到，填充到cache(方法缓存)中，并返回selector
如果在class(类)中没有找到这个selector,就继续在它的superclass(父类)中找
一旦找到对应的selector,直接指向receiver对应的selector方法实现的IMP(方法实现)
若找不到对应的selector，Runtime系统进入消息转发机制
3.运行时消息转发阶段:
动态解析:通过重写resolveInstanceMethod或resolveClassMethod，利用class_addMethod动态添加方法
消息接收者重定向：如果上一步没有添加其它函数实现，可在当前对象中利用forwardingTargetForSelector将消息的接收者转给其它对象
消息重定向: 如果上一步没有返回值为nil，返回了一个NSMethodSignature对象(函数签名),Runtime系统就会创建一个NSIncovation对象，并通过forwardingInvocation:消息通知当前对象，给予此次消息发送最后依次寻找IMP的机会
如果methodSignationForSelector返回nil，则Runtime系统就会发出doesNotRecoginzerSelector:消息，程序也就崩溃了