前言
Objective-C 是一門動態語言，它將很多靜態語言在編譯和鏈接時期做的事情，放到了運行時來處理。之所以能具備這種特性，離不開 Runtime 這個庫。Runtime 很好的解決了如何在運行時期找到調用方法這樣的問題。下面話不多說了，來一起學習學習吧。
消息發送
在 Objective-C 中，方法調用稱為向對象發送消息：
// MyClass 類@interface MyClass: NSObject- (void)printLog;@end@implementation MyClass- (void)printLog {NSLog(@"print log !");}@endMyClass *myClass = [[MyClass alloc] init];[myClass printLog];// 輸出： print log !上面代碼中的 [myClass printLog] 也可以這么寫：
((void (*)(id, SEL))(void *) objc_msgSend)(myClass, @selector(printLog));
[myClass printLog] 經過編譯后就是調用 objc_msgSend 方法。
我們看看這個方法的文檔定義：
id objc_msgSend(id self, SEL op, ...);
self：消息的接收者 op： 消息的方法名，C 字符串 ... ：參數列表
Runtime 是如何找到實例方法的具體實現的？
基礎概念
講之前，我們需要先明白一些基礎概念：Objective-C 是一門面向對象的語言，對象又分為實例對象、類對象、元類對象以及根元類對象。它們是通過一個叫 isa 的指針來關聯起來，具體關系如下圖：
以我們上文的代碼為例：
MyClass *myClass = [[MyClass alloc] init];
整理下相互間的關系：
對應上圖中的位置關系如下：
接著，我們用代碼來驗證下上文的關系：
MyClass *myClass = [[MyClass alloc] init];Class class = [myClass class];Class metaClass = object_getClass(class);Class metaOfMetaClass = object_getClass(metaClass);Class rootMetaClass = object_getClass(metaOfMetaClass);Class superclass = class_getSuperclass(class);Class superOfSuperclass = class_getSuperclass(superclass);Class superOfMetaOfSuperclass = class_getSuperclass(object_getClass(superclass));NSLog(@"MyClass 實例對象是：%p",myClass);NSLog(@"MyClass 類對象是：%p",class);NSLog(@"MyClass 元類對象是：%p",metaClass);NSLog(@"MyClass 元類對象的元類對象是：%p",metaOfMetaClass);NSLog(@"MyClass 根元類對象是：%p",rootMetaClass);NSLog(@"MyClass 父類是：%@",class_getSuperclass(class));NSLog(@"MyClass 父類的父類是：%@",superOfSuperclass);NSLog(@"MyClass 父類的元類的父類是：%@",superOfMetaOfSuperclass);NSLog(@"NSObject 元類對象是：%p",object_getClass([NSObject class]));NSLog(@"NSObject 父類是：%@",[[NSObject class] superclass]);NSLog(@"NSObject 元類對象的父類是：%@",[object_getClass([NSObject class]) superclass]);//輸出：MyClass 實例對象是：0x60c00000b8d0MyClass 類對象是：0x109ae3fd0MyClass 元類對象是：****0x109ae3fa8MyClass 元類對象的元類對象是：****0x10ab02e58**MyClass 根元類對象是：0x10ab02e58MyClass 父類是：NSObjectMyClass 父類的父類是：(null)MyClass 父類的元類的父類是：NSObjectNSObject 元類對象是：0x10ab02e58NSObject 父類是：(null)NSObject 元類對象的父類是：NSObject
可以發現，輸出結果是完全符合我們的結論的！
現在我們能知道各種對象之間的關系：
實例對象通過 isa 指針，找到類對象 Class；類對象同樣通過 isa 指針，找到元類對象；元類對象也是通過 isa 指針，找到根元類對象；最后，根元類對象的 isa 指針，指向自己?？梢园l現 NSObject 是整個消息機制的核心，絕大數對象都繼承自它。
尋找流程
上文提到了，一個 Objective-C 方法會被編譯成 objc_msgSend，這個函數有兩個默認參數，id 類型的 self, SEL 類型的 op。我們先看看 id 的定義：
typedef struct objc_object *id;struct objc_object { Class _Nonnull isa OBJC_ISA_AVAILABILITY;};我們可以看到，在 objc_object 結構體中，只有一個指向 Class 類型的 isa 指針。
我們再看看 Class 的定義：
struct objc_class { Class _Nonnull isa OBJC_ISA_AVAILABILITY;#if !__OBJC2__ Class _Nullable super_class OBJC2_UNAVAILABLE; const char * _Nonnull name OBJC2_UNAVAILABLE; long version OBJC2_UNAVAILABLE; long info OBJC2_UNAVAILABLE; long instance_size OBJC2_UNAVAILABLE; struct objc_ivar_list * _Nullable ivars OBJC2_UNAVAILABLE; struct objc_method_list * _Nullable * _Nullable methodLists OBJC2_UNAVAILABLE; struct objc_cache * _Nonnull cache OBJC2_UNAVAILABLE; struct objc_protocol_list * _Nullable protocols OBJC2_UNAVAILABLE;#endif} OBJC2_UNAVAILABLE;里面有很多參數，很顯眼的能看到這一行：
struct objc_method_list * _Nullable * _Nullable methodLists OBJC2_UNAVAILABLE;
看名字也容易理解，這個 methodLists 就是用來存放方法列表的。我們再看看 objc_method_list 這個結構體：
struct objc_method_list { struct objc_method_list * _Nullable obsolete OBJC2_UNAVAILABLE; int method_count OBJC2_UNAVAILABLE;#ifdef __LP64__ int space OBJC2_UNAVAILABLE;#endif /* variable length structure */ struct objc_method method_list[1] OBJC2_UNAVAILABLE;}里面的 objc_method ，也就是我們熟悉的 Method：
struct objc_method { SEL _Nonnull method_name OBJC2_UNAVAILABLE; char * _Nullable method_types OBJC2_UNAVAILABLE; IMP _Nonnull method_imp OBJC2_UNAVAILABLE;}Method 里面保存了三個參數：
經過層層挖掘，我們能明白實例對象調用方法的大致邏輯：
MyClass *myClass = [[MyClass alloc] init];[myClass printLog];
((void (*)(id, SEL))(void *) objc_msgSend)(myClass, @selector(printLog));類對象的類方法又是怎么找到并執行的？
由上文，我們已經知道，實例對象是通過 isa 指針，找到其類對象（Class）中保存的方法列表中的具體實現的。
比如：
MyClass *myClass = [[MyClass alloc] init];[myClass printLog];
可以理解為：printLog 方法就是保存在 MyClass 中的。
那么如果是個類方法，又是保存在什么地方的呢？
我們回顧下 Class 的定義：
struct objc_class { Class _Nonnull isa OBJC_ISA_AVAILABILITY;#if !__OBJC2__ Class _Nullable super_class OBJC2_UNAVAILABLE; const char * _Nonnull name OBJC2_UNAVAILABLE; long version OBJC2_UNAVAILABLE; long info OBJC2_UNAVAILABLE; long instance_size OBJC2_UNAVAILABLE; struct objc_ivar_list * _Nullable ivars OBJC2_UNAVAILABLE; struct objc_method_list * _Nullable * _Nullable methodLists OBJC2_UNAVAILABLE; struct objc_cache * _Nonnull cache OBJC2_UNAVAILABLE; struct objc_protocol_list * _Nullable protocols OBJC2_UNAVAILABLE;#endif} OBJC2_UNAVAILABLE;可以發現到這一行：
Class _Nonnull isa OBJC_ISA_AVAILABILITY;
這里的 isa 同樣是指向一個 Class 的指針。上文中，我們也知道了類對象的 isa 指針是指向元類對象的。那么不難得出：
類對象的類方法，是保存在元類對象中的！
類對象和元類對象都是 Class 類型，僅僅服務的對象不同罷了。找到了元類對象，自然就找到了元類對象中的 methodLists，接下來就和實例對象的方法尋找調用一樣的流程了。
關于父類（superclass）
在 Objective-C 中，子類調用一個方法，如果沒有子類沒有實現，父類實現了，會去調用父類的實現。上文中，找到 methodLists 后，尋找 Method 的過程如下：
如何提高方法查找的效率？
上文中，我們大概知道，方法是通過 isa 指針，查找 Class 中的 methodLists 的。如果子類沒實現對應的方法實現，還會沿著父類去查找。整個工程，可能有成萬上億個方法，是如何解決性能問題的呢？
例如：
for (int i = 0; i < 100000; ++i) { MyClass *myObject = myObjects[i]; [myObject methodA];}這種高頻次的調用 methodA，如果每調用一次都需要遍歷，性能是非常差的。所以引入了 Class Cache 機制：
Class Cache 認為，當一個方法被調用，那么它之后被調用的可能性就越大。
查找方法時，會先從緩存中查找，找到直接返回 ；找不到，再去 Class 的方法列表中找。
在上文中 Class 的定義中，我們可以發現 cache：
struct objc_cache * _Nonnull cache OBJC2_UNAVAILABLE;
說明了緩存是存在類中的，每個類都有一份方法緩存，而不是每個類的 object 都保存了一份。
消息轉發
如果方法列表（methodLists）沒找到對應的 selector 呢？
// ViewController.m 中 （未實現 myTestPrint 方法）[self performSelector:@selector(myTestPrint:) withObject:@"，你好 ！"];
系統會提供三次補救的機會。
第一次
+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel {} (實例方法)+ (BOOL)resolveClassMethod:(SEL)sel {} (類方法)這兩個方法，一個針對實例方法；一個針對類方法。返回值都是 Bool。
使用示例：
// ViewController.m 中void myMethod(id self, SEL _cmd,NSString *nub) { NSLog(@"ifelseboyxx%@",nub);}+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel {#pragma clang diagnostic push#pragma clang diagnostic ignored "-Wundeclared-selector" if (sel == @selector(myTestPrint:)) {#pragma clang diagnostic pop class_addMethod([self class],sel,(IMP)myMethod,"v@:@"); return YES; }else { return [super resolveInstanceMethod:sel]; }}我們只需要在 resolveInstanceMethod: 方法中，利用 class_addMethod 方法，將未實現的 myTestPrint: 綁定到 myMethod 上就能完成轉發，最后返回 YES。
第二次
- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector {}這個方法要求返回一個 id。使用場景一般是將 A 類的某個方法，轉發到 B 類的實現中去。
使用示例：
想轉發到 Person 類中的 -myTestPrint: 方法中：
@interface Person : NSObject@end@implementation Person- (void)myTestPrint:(NSString *)str { NSLog(@"ifelseboyxx%@",str);}@end// ViewController.m 中- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector {#pragma clang diagnostic push#pragma clang diagnostic ignored "-Wundeclared-selector" if (aSelector == @selector(myTestPrint:)) {#pragma clang diagnostic pop return [Person new]; }else{ return [super forwardingTargetForSelector:aSelector]; }}第三次
- (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector {}- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation {}第一個要求返回一個方法簽名，第二個方法轉發具體的實現。二者相互依賴，只有返回了正確的方法簽名，才會執行第二個方法。
這次的轉發作用和第二次的比較類似，都是將 A 類的某個方法，轉發到 B 類的實現中去。不同的是，第三次的轉發相對于第二次更加靈活，forwardingTargetForSelector: 只能固定的轉發到一個對象；forwardInvocation: 可以讓我們轉發到多個對象中去。
使用實例：
想轉發到 Person 類以及 Animal 類中的 -myTestPrint: 方法中：
@interface Person : NSObject@end@implementation Person- (void)myTestPrint:(NSString *)str { NSLog(@"ifelseboyxx%@",str);}@end@interface Animal : NSObject@end@implementation Animal- (void)myTestPrint:(NSString *)str { NSLog(@"tiger%@",str);}@end// ViewController.m 中- (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector { #pragma clang diagnostic push #pragma clang diagnostic ignored "-Wundeclared-selector" if (aSelector == @selector(myTestPrint:)) { #pragma clang diagnostic pop return [NSMethodSignature signatureWithObjCTypes:"v@:@"];} return [super methodSignatureForSelector:aSelector];}- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation { Person *person = [Person new]; Animal *animal = [Animal new]; if ([person respondsToSelector:anInvocation.selector]) { [anInvocation invokeWithTarget:person]; } if ([animal respondsToSelector:anInvocation.selector]) { [anInvocation invokeWithTarget:animal]; }}⚠️ 如果到了第三次機會，還沒找到對應的實現，就會 crash：
unrecognized selector sent to instance 0x7f9f817072b0
總結
到這里，我們大概能了解消息發送與轉發的過程了，附上流程圖：
好了，以上就是這篇文章的全部內容了，希望本文的內容對大家的學習或者工作具有一定的參考學習價值，如果有疑問大家可以留言交流，謝謝大家對武林網的支持。
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