iOS的消息转发机制详解

iOS开发过程中，有一类的错误会经常遇到，就是找不到所调用的方法，当然这类问题比较好解决，给当前对象或其父类对象添加该方法即可，使得编译器在编译时能正确找到该方法；或者，还有另外的方法，由于Objective-C是一门动态语言，我们也可以在运行期再给类添加该方法，一样可以解决该问题，而这就涉及了类的消息转发机制。

本文就主要来介绍一下iOS系统的消息转发机制，探究一下在调用一个方法时，如果本类中没有该方法时，对象究竟是如何进行消息转发的，来避免程序抛出异常。

异常现象

当调用的对象方法不存在，即使经过消息转发也不存在时，就会抛出下面的异常

 -[Teacher playPiano]: unrecognized selector sent to instance 0x6000000114c0
 *** Terminating app due to uncaught exception 'NSInvalidArgumentException', reason: '-[Teacher playPiano]: unrecognized selector sent to instance 0x6000000114c0'

解决办法

针对上述的异常问题，最简单的方法就是直接在类中添加playPiano方法，或者在其继承树中添加该方法，均可以解决该问题，所以这种方法再次不再赘述，下面介绍一下如何利用消息转发机制解决该问题。

消息转发是在运行时进行的，大致分为两个阶段：第一阶段是先检查接收者，看是否能通过runtime动态添加一个方法，来处理这个unknown selector的消息；第二阶段就是完整的消息转发机制，首先会先查看有没有其它对象能够处理该消息，如果没有，就把该消息的全部信息封装到NSInvocation对象中，看那个对象能否处理，如果还无法处理，就查看继承树中的类是否能够处理该消息，如果到NSObject之前都无法处理该消息，那么最后就会调用NSObject类的doesNotRecognizeSelector方法来抛出异常，表明调用的方法不存在。

1.动态方法解析

对象在收到无法处理的消息时，会调用下面的方法，前者是调用类方法时会调用，后者是调用对象方法时会调用

// 类方法专用
+ (BOOL)resolveClassMethod:(SEL)sel
// 对象方法专用
+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel

在该方法中，需要给对象所属类动态的添加一个方法，并返回YES，表明可以处理

+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel
{
    NSString *method = NSStringFromSelector(sel);
    if ([@"playPiano" isEqualToString:method]) {
        /**
         添加方法

         @param self 调用该方法的对象
         @param sel 选择子
         @param IMP 新添加的方法，是c语言实现的
         @param 新添加的方法的类型，包含函数的返回值以及参数内容类型，eg：void xxx(NSString *name, int size)，类型为：v@i
         */
        class_addMethod(self, sel, (IMP)playPiano, "v");
        return YES;
    }
    return NO;
}

2.备援接受者

经历了第一步后，如果该消息还是无法处理，那么就会调用下面的方法，查询是否有其它对象能够处理该消息

- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector

在这个方法里，我们需要返回一个能够处理该消息的对象

- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector
{
    NSString *seletorString = NSStringFromSelector(aSelector);
    if ([@"playPiano" isEqualToString:seletorString]) {
        Student *s = [[Student alloc] init];
        return s;
    }
    // 继续转发
    return [super forwardingTargetForSelector:aSelector];
}

3.完整的消息转发

经历了前两步，还是无法处理消息，那么就会做最后的尝试，先调用methodSignatureForSelector:获取方法签名，然后再调用forwardInvocation:进行处理，这一步的处理可以直接转发给其它对象，即和第二步的效果等效，但是很少有人这么干，因为消息处理越靠后，就表示处理消息的成本越大，性能的开销就越大。所以，在这种方式下，会改变消息内容，比如增加参数，改变选择子等等。

- (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector
- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation

下面是改变选择子的例子，比如我们直接调用的是playPiano方法，最后转发给了traval:方法，完整实例参考：MsgSendDemo

// 完整的消息转发
- (void)travel:(NSString*)city
{
    NSLog(@"Teacher travel：%@", city);
}

- (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector
{
    NSString *method = NSStringFromSelector(aSelector);
    if ([@"playPiano" isEqualToString:method]) {

        NSMethodSignature *signature = [NSMethodSignature signatureWithObjCTypes:"v@:@"];
        return signature;
    }
    return nil;
}

- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation
{
    SEL sel = @selector(travel:);
    NSMethodSignature *signature = [NSMethodSignature signatureWithObjCTypes:"v@:@"];
    anInvocation = [NSInvocation invocationWithMethodSignature:signature];
    [anInvocation setTarget:self];
    [anInvocation setSelector:@selector(travel:)];
    NSString *city = @"北京";
    // 消息的第一个参数是self，第二个参数是选择子，所以"北京"是第三个参数
    [anInvocation setArgument:&city atIndex:2];

    if ([self respondsToSelector:sel]) {
        [anInvocation invokeWithTarget:self];
        return;
    } else {
        Student *s = [[Student alloc] init];
        if ([s respondsToSelector:sel]) {
            [anInvocation invokeWithTarget:s];
            return;
        }
    }

    // 从继承树中查找
    [super forwardInvocation:anInvocation];
}

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iOS的消息转发机制给我们提供了更多的选择，来保证消息的正常传递，而了解这些具体的实现方法，则可以让我们的程序更加的健壮。

参考资料

iOS消息转发机制详解

iOS 消息转发机制(VN的逃生之路)

NSMethodSignature和NSInvocation的用法

使用NSMethodSignature和NSInvocation实现消息转发