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@MicroCai 2016-05-20T04:10:54.000000Z 字数 4005 阅读 7562

Effective Objective-C Notes:理解消息传递机制

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《Effective Objective-C Notes》系列博文整理自《Effective Objective-C 2.0》


从事 iOS 开发的童鞋,多多少少会听到过“消息传递”这个词。在 Objective-C 中,方法的调用会被称为消息传递,那么它到底有什么特殊地方,以至于需要重新给它一个名字?

最简单的动态

Objective-C 是一门极其动态的语言,许多东西都可以推迟到运行时决定、修改。那么到底何为动态、何为静态?我们通过一个简单的例子对比下

  1. /*********** 例1 静态绑定 ***********/
  2. #import <stdio.h>
  3. void printHello() {
  4. printf("Hello, world!\n");
  5. }
  6. void printGoodbye() {
  7. printf("Goodbye, world!\n");
  8. }
  9. void saySomething(int type)
  10. {
  11. if (type == 0) {
  12. printHello();
  13. } else {
  14. printGoodbye();
  15. }
  16. return 0;
  17. }
  1. /*********** 例2 动态绑定 ***********/
  2. #import <stdio.h>
  3. void printHello() {
  4. printf("Hello, world!\n");
  5. }
  6. void printGoodbye() {
  7. printf("Goodbye, world!\n");
  8. }
  9. void saySomething(int type)
  10. {
  11. void (*func)();
  12. if (type == 0) {
  13. func = printHello;
  14. } else {
  15. func = printGoodbye;
  16. }
  17. func();
  18. return 0;
  19. }

例1的代码在编译期,编译器就已经知道了有 void printHello()void printGoodbye() 俩函数,并且在 saySomething() 函数中,调用的函数明确,可以直接将函数名硬编码成地址,生成调用指令,这就是 静态绑定(static binding)。那么例2呢?例2的调用的是 func() 函数,而这函数实际调用的地址只能到程序运行时才能确定,这就是所谓的 动态绑定(dynamic binding)。动态绑定将函数调用从编译期推迟到了运行时。

在 Objective-C 中,向对象传递消息,就会使用这种动态绑定机制来决定需要调用的方法,这种动态特性使得 Objective-C 成为一门真正动态的语言。

objec_msgSend 函数

Objective-C 的方法调用通常都是下面这种形式

  1. id returnValue = [someObject messageName:parameter];

这种方法调用其实就是消息传递,编译器看到这条消息会转换成一条标准的 C 语言函数调用

  1. id returnValue = objc_msgSend(someObject,
  2. @selector(messageName:),
  3. parameter);

用消息传递的话来解释就是:向 someObject 对象发送了一个名叫 messageName 的消息,这个消息携带了一个叫 parameter 的参数。这里用到了一个 objc_msgSend 函数,其函数原型如下

  1. void objc_msgSend(id self, SEL cmd, ...);

这是一个可变参数的函数,第一个参数代表消息接收者,第二个代表 SEL 类型,后面的参数就是消息传递中使用的参数。

那么什么是 SEL 呢?SEL 就是代码在编译时,编译器根据方法签名来生成的一个唯一 ID。此 ID 可以用以区分不同的方法,只要 ID 一致,即看成同一个方法,ID 不同,即为不同的方法。

当进行消息传递,对象在响应消息时,是通过 SEL 在 methodlist 中查找函数指针 IMP,找到后直接通过指针调用函数,这其实就是前文介绍的 动态绑定。若是找到对应函数就跳转到实现代码,若找不到,就沿着继承链往上查找,直到找到相应的实现代码为止。若最终还是没找到实现代码,说明当前对象无法响应此消息,接下来就会执行 消息转发 操作,以试图找到一个能响应此消息的对象。

  1. // 获取 SEL
  2. SEL sel = @selector(methodName);
  3. // 获取 IMP
  4. IMP imp = methodForSelector(sel);

消息转发

消息转发并不神奇,我们其实早已接触过,只是不知道而已

  1. -[__NSCFNumber lowercaseString]:unrecognized selector sent to instance 0x87
  2. *** Terminating app due to uncaught exception 'NSInvalidArgumentException', reason:'-[NSCFNumber lowercaseString]:unrecognized selector sent to instance 0x87'

这段异常代码就是由 NSObject 的 doesNotRecognizeSelector: 方法所抛出的,异常表明:消息的接收者类型为 __NSCFNumber,无法响应 lowercaseString 消息,从而转发给 NSObject 处理。

消息转发分为三大阶段

动态方法解析

对象在收到无法响应的消息后,会调用其所属类的下列方法

  1. /**
  2. * 如果尚未实现的方法是实例方法,则调用此函数
  3. *
  4. * @param selector 未处理的方法
  5. *
  6. * @return 返回布尔值,表示是否能新增实例方法用以处理selector
  7. */
  8. + (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)selector;
  9. /**
  10. * 如果尚未实现的方法是类方法,则调用此函数
  11. *
  12. * @param selector 未处理的方法
  13. *
  14. * @return 返回布尔值,表示是否能新增类方法用以处理selector
  15. */
  16. + (BOOL)resolveClassMethod:(SEL)selector;

方法返回布尔类型,表示是否能新增一个方法来处理 selector,此方案通常用来实现 @dynamic 属性。

  1. /************** 使用 resolveInstanceMethod 实现 @dynamic 属性 **************/
  2. id autoDictionaryGetter(id self, SEL _cmd);
  3. void autoDictionarySetter(id self, SEL _cmd, id value);
  4. + (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)selector
  5. {
  6. NSString *selectorString = NSStringFromSelector(selector);
  7. if (/* selector is from a @dynamic property */)
  8. {
  9. if ([selectorString hasPrefix:@"set"])
  10. {
  11. // 添加 setter 方法
  12. class_addMethod(self, selector, (IMP)autoDictionarySetter, "v@:@");
  13. }
  14. else
  15. {
  16. // 添加 getter 方法
  17. class_addMethod(self, selector, (IMP)autoDictionaryGetter, "@@:");
  18. }
  19. return YES;
  20. }
  21. return [super resolveInstanceMethod:selector];
  22. }

备援接收者

如果无法 动态解析方法,运行期系统就会询问是否能将消息转给其他接收者来处理,对应的方法为

  1. /**
  2. * 此方法询问是否能将消息转给其他接收者来处理
  3. *
  4. * @param aSelector 未处理的方法
  5. *
  6. * @return 如果当前接收者能找到备援对象,就将其返回;否则返回nil;
  7. */
  8. - (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector;

在对象内部,可能还有其他对象,该对象可通过此方法将能够处理 selector 的相关内部对象返回,在外界看来,就好像是该对象自己处理的似得。

完整的消息转发机制

如果前面两步都无法处理消息,就会启动完整的消息转发机制。首先创建 NSInvocation 对象,把尚未处理的那条消息有关的全部细节装在里面,在触发 NSInvocation 对象时,消息派发系统(message-dispatch system)将会把消息指派给目标对象。对应的方法为

  1. /**
  2. * 消息派发系统通过此方法,将消息派发给目标对象
  3. *
  4. * @param anInvocation 之前创建的NSInvocation实例对象,用于装载有关消息的所有内容
  5. */
  6. - (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation;

这个方法可以实现的很简单,通过改变调用的目标对象,使得消息在新目标对象上得以调用即可。然而这样实现的效果与 备援接收者 差不多,所以很少人会这么做。更加有用的实现方式为:在触发消息前,先以某种方式改变消息内容,比如追加另一个参数、修改 selector 等等。

总结

消息转发的全部流程可以用这张图概括

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