探秘Runtime - Runtime Message Forward

<简书 — 刘小壮> https://www.jianshu.com/p/f313e8e32946

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: 和 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

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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当 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 target 和 SEL ，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: 或 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 和 _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: 或 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。

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。 Warrior 的 negotiate 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: 和 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 Cat 和 Dog ，并将需要子类继承的方法都定义到 Protocol 中，在 Cat 和 Dog 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。

下载地址： Runtime PDF 麻烦各位大佬点个赞，谢谢！:grin: