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基于runtime理解消息发送

基于runtime理解消息发送

作者: 平常心_kale | 来源:发表于2019-06-18 19:42 被阅读0次
我们都知道Objetive-C 是一门动态语言,其最基本的的东西就是它的消息机制。运行时的最底层函数就是 objc_msgSend方法, 它就是负责发送一个消息给对象的C函数。所以Objective-C中调用方法其实就是向对象发送消息,比如:
PerSon *per = [[PerSon alloc]init];
[per testPerson];
  • 这句代码的含义就是向对象obj发送testPerson的消息,编译器会调用底层的obj_msgSend( ),其实最终调用方式为:
objc_msgSend(per,@selector(testPerson));

通过导入 #import <objc/message.h> 头文件查看objc_msgSend函数

xcode6之前, 苹果可以使用objc_msgSend, 而且有参数提示
* xcode6之后不推荐使用Runtime
* 解决方法: 找到build setting -> 搜索msg, 改成NO, 不用严格检查
这样Runtime就正常了

  • Runtime为了提高消息发送效率,objc_msgSend底层是用汇编写成。存在于objc-msg-x86_64.s中。 我们可以通过调试打印出对应的汇编方法。

  • 调试汇编步骤: Debug ->DebugWorkFlow->Always show Disassambly

底层汇编.png

由上图可见在代码 25行和32行可见 bl 指令(在汇编中bl指令就是跳转指令,相当于goto )
所以认为程序是跳转到 objc_msgSend 方法中执行了,点击下一步继续往下走。

_objc_msgSend_uncached.png
  • 接下来开始调用 _objc_msgSend_uncached 方法,这时可以推测 在消息发送过程中先查找了一下缓存。 继续查看 objc_msgSend_uncached 方法里 找到 _class_lookupMethodAndLoadCache3方法

  • 接下来 打开 runTime源码 查看 _class_lookupMethodAndLoadCache3 方法内部构造

_class_lookupMethodAndLoadCache3.png

再次点击去看看


lookUpImpOrForward.png
// 4. 执行查找imp和转发的代码
IMP lookUpImpOrForward(Class cls, SEL sel, id inst, 
                       bool initialize, bool cache, bool resolver)
{
    IMP imp = nil;
    bool triedResolver = NO;

    runtimeLock.assertUnlocked();

    // 如果cache是YES,则从缓存中查找IMP。如果是从cache3函数进来,则不会执行cache_getImp()函数
    if (cache) {
        // 通过cache_getImp函数查找IMP,查找到则返回IMP并结束调用
        imp = cache_getImp(cls, sel);
        if (imp) return imp;
    }

    runtimeLock.read();

    // 判断类是否已经被创建,如果没有被创建,则将类实例化
    if (!cls->isRealized()) {

        runtimeLock.unlockRead();
        runtimeLock.write();
        
        // 对类进行实例化操作
        realizeClass(cls);

        runtimeLock.unlockWrite();
        runtimeLock.read();
    }

    // 第一次调用当前类的话,执行initialize的代码
    if (initialize  &&  !cls->isInitialized()) {
        runtimeLock.unlockRead();
        // 对类进行初始化,并开辟内存空间
        _class_initialize (_class_getNonMetaClass(cls, inst));
        runtimeLock.read();
        // If sel == initialize, _class_initialize will send +initialize and 
        // then the messenger will send +initialize again after this 
        // procedure finishes. Of course, if this is not being called 
        // from the messenger then it won't happen. 2778172
    }

    
 retry:    
    runtimeLock.assertReading();

    // 尝试获取这个类的缓存
    imp = cache_getImp(cls, sel);
    if (imp) goto done;

    {
        // 如果没有从cache中查找到,则从方法列表中获取Method
        Method meth = getMethodNoSuper_nolock(cls, sel);
        if (meth) {
            // 如果获取到对应的Method,则加入缓存并从Method获取IMP
            log_and_fill_cache(cls, meth->imp, sel, inst, cls);
            imp = meth->imp;
            goto done;
        }
    }

    // Try superclass caches and method lists.
    {
        unsigned attempts = unreasonableClassCount();
        // 循环获取这个类的缓存IMP 或 方法列表的IMP
        for (Class curClass = cls->superclass;
             curClass != nil;
             curClass = curClass->superclass)  //当前的Superclalss
        {
            // Halt if there is a cycle in the superclass chain.
            if (--attempts == 0) {
                _objc_fatal("Memory corruption in class list.");
            }
            
            // Superclass cache.
            // 获取父类缓存的IMP
            imp = cache_getImp(curClass, sel);
            if (imp) {
                if (imp != (IMP)_objc_msgForward_impcache) {
                    // Found the method in a superclass. Cache it in this class.
                    // 如果发现父类的方法,并且不再缓存中,在下面的函数中缓存方法
                    log_and_fill_cache(cls, imp, sel, inst, curClass);
                    goto done;
                }
                else {
                    // Found a forward:: entry in a superclass.
                    // Stop searching, but don't cache yet; call method 
                    // resolver for this class first.
                    break;
                }
            }
            
            // Superclass method list.
            // 在父类的方法列表中,获取method_t对象。如果找到则缓存查找到的IMP
            Method meth = getMethodNoSuper_nolock(curClass, sel);
            if (meth) {
                log_and_fill_cache(cls, meth->imp, sel, inst, curClass);
                imp = meth->imp;
                goto done;
            }
        }
    }

    // No implementation found. Try method resolver once.

    // 如果没有找到,则尝试动态方法解析
    if (resolver  &&  !triedResolver) {
        runtimeLock.unlockRead();
        _class_resolveMethod(cls, sel, inst);
        runtimeLock.read();
        // Don't cache the result; we don't hold the lock so it may have 
        // changed already. Re-do the search from scratch instead.
        triedResolver = YES;
        goto retry;
    }

    // No implementation found, and method resolver didn't help. 
    // Use forwarding.

    // 如果没有IMP被发现,并且动态方法解析也没有处理,则进入消息转发阶段
    imp = (IMP)_objc_msgForward_impcache;
    cache_fill(cls, sel, imp, inst);

 done:
    runtimeLock.unlockRead();

    return imp;
}

其中看看 getMethodNoSuper_nolock 这个函数

// 根据传入的SEL,查找方法列表中的method_t对象
static method_t *
getMethodNoSuper_nolock(Class cls, SEL sel)
{
    runtimeLock.assertLocked();

    assert(cls->isRealized());
    
    // 根据for循环,从methodList列表中,从头开始遍历,每次遍历后向后移动一位地址。
    for (auto mlists = cls->data()->methods.beginLists(), 
              end = cls->data()->methods.endLists(); 
         mlists != end;
         ++mlists)
    {
        // 对sel参数和method_t做匹配,如果匹配上则返回。
        method_t *m = search_method_list(*mlists, sel);
        if (m) return m;
    }

    return nil;
}

关于 search_method_list 函数


// 根据传入的SEL,查找对应的method_t结构体
static method_t *search_method_list(const method_list_t *mlist, SEL sel)
{
    int methodListIsFixedUp = mlist->isFixedUp();
    int methodListHasExpectedSize = mlist->entsize() == sizeof(method_t);


    //数组中查找方法实现 (检测是否为有序还是无序)
    if (__builtin_expect(methodListIsFixedUp && methodListHasExpectedSize, 1)) {
        //已经排好序 用二分查找
        return findMethodInSortedMethodList(sel, mlist);
    } else {
        //没有排序 就遍历查找
        for (auto& meth : *mlist) {
            // SEL本质上就是字符串,查找的过程就是进行字符串对比
            if (meth.name == sel) return &meth;

            //所以比对的就是 name  name也就是方法编号
        }
    }

#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;
}

查找方法 总结:
1.去类对象中的方法列表 查找对应的对象的 Method_t() 这个结构体 比对 结构体的 method_t.name 和查找的sel
找到了返回地址空间 &method_t

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