Runtime 运行时之一：消息转发

解释一

上一篇文章咱们提到了Runtime的消息传递机制，主要围绕三个C语言API来展开进行的。这篇文章我将从另外三个方法来描述Runtime中另一个特性：消息转发机制。

一、消息转发机制

当向某个对象发送一条消息时，若该对象的方法列表以及它相应继承链上的方法列表都无法找到以该消息选择子作为key的方法实现时，则会触发消息转发机制。

1、动态方法解析

+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel;

首先，当接受到未能识别的选择子时，运行时系统会调用该函数用以给对象一次机会来添加相应的方法实现，如果用户在该函数中动态添加了相应方法的实现，则跳转到方法的实现部分，并将该实现存入缓存中，以供下次调用。

2、备援接收者

- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector;

如果运行时在消息转发的第一步中未找到所调用方法的实现，那么当前接收者还有第二次机会进行未知选择子的处理。这时运行期系统会调用上述方法，并将未知选择子作为参数传入，该方法可以返回一个能处理该选择子的对象，运行时系统会根据返回的对象进行查找，若找到则跳转到相应方法的实现，则消息转发结束。

3、完整的消息转发

- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation;

当运行时系统检测到第二步中用户未返回能处理相应选择子的对象时，那么来到这一步就要启动完整的消息转发机制了。该方法可以改变消息调用目标，运行时系统根据所改变的调用目标，向调用目标方法列表中查询对应方法的实现并实现跳转，这种方式和第二步的操作非常相似。当然你也可以修改方法的选择子，亦或者向所调用方法中追加一个参数等来跳转到相关方法的实现。

最后，如果消息转发的第三步还未能处理该未知选择子的话，那么最终会调用NSObject类的如下方法用以异常的抛出，表明该选择子最终未能处理。

- (void)doesNotRecognizeSelector:(SEL)aSelector;

下面附上完整的消息转发流程图：

消息转发

二、消息转发验证

好了，看了那么多的理论知识，相比大家也已经累了，那我们用一个实例来具体说明Runtime的消息转发机制吧。我是传送门~~~

首先新建一个工程，并在工程中添加Cat、Dog and Chicken三个类，并在每个类的.h文件中声明jump方法，在Cat.m文件中声明消息转发的第一步方法：resolveInstanceMethod: ，在该方法中动态添加jump方法的实现。

消息转发第一步

注：在第一步中动态添加方法实现用到了Runtime中的class_addMethod方法，该方法用以向该类的实例对象中添加相应的方法实现。

然后在main.m文件中调用Cat实例的jump方法，就会看到在控制台打印出如下结果：

消息转发第一步打印结果

然后在Dog.m文件中验证消息转发第二步过程，为了让运行时系统能够运行到forwardingTargetForSelector:方法，我们先在resolveInstanceMethod:中返回NO，代码如下：

消息转发第二步

然后按照之前的样子，在main.m文件中让Dog也jump起来，运行之后打印结果如下：

消息转发第二步打印结果

最后我们来验证消息转发第三步骤的过程。

在最后的Chicken.m文件中我们让前两步的方法分别返回NO和nil值，用以快速触发消息转发机制中的完整消息转发机制。在验证这一步中我们注意到，在调用forwardInvocation:方法之前我们需要实现methodSignatureForSelector:方法，并将相应选择子的描述返回。

消息转发第三步

这里我用了改变调用目标这种方式进行消息转发机制，至于改换选择子，读者可以自行尝试运行哈，具体我已在项目代码中写明，最终调用Chicken实例的jump方法，其打印结果如下：

消息转发第三步打印结果

明明分别调用了三个动物的jump，最后在控制台只看到了Cat一直在jump。。。

解释二

我们要通过一个小例子来简单、通俗的理解一下什么是消息转发以及如何消息转发，希望看完这篇文章时大家会彻底的明白OC的消息。

首先，你需要知道这两个概念：

OC中调用方法就是向对象发送消息。

比如 ：

[person run];

这实际上这是在给person这个对象发送run这个消息。

那么问题来了，当run这个方法只有定义没有实现会怎么样呢？

就是经典的报错

*** Terminating app due to uncaught exception 'NSInvalidArgumentException', reason: '-[Person run]: unrecognized selector sent to instance

ok，前提已经说完了，我们就从找这个错误原因讲起。

首先，该方法在调用时，系统会查看这个对象能否接收这个消息（查看这个类有没有这个方法，或者有没有实现这个方法。），如果不能并且只在不能的情况下，就会调用下面这几个方法，给你“补救”的机会，你可以先理解为几套防止程序crash的备选方案，我们就是利用这几个方案进行消息转发，注意一点，前一套方案实现后一套方法就不会执行。如果这几套方案你都没有做处理，那么程序就会报错crash。

打个比方：比赛足球时，脚下有球的那名球员，如果他的位置不利于射门或者他的球即将被对方球员抢断，这时最好是把球传出去，这里的球就相当于消息。

方案一：

+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel

+ (BOOL)resolveClassMethod:(SEL)sel

方案二：

- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector

方案三：

- (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector;

- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation;

到目前为止大家已经知道什么是消息转发了。下面就说一下这几套方案是怎样调用的。

首先，系统会调用resolveInstanceMethod(当然，如果这个方法是一个类方法，就会调用resolveClassMethod)让你自己为这个方法增加实现。

咱们来看一个例子:

首先，创建了一个Person类的对象p，然后调用p的run方法，注意，这个run方法是没有写实现的。

进入Person类的.m文件，我实现了resolveInstanceMethod这个方法为我的Person类动态增加了一个run方法的实现。（什么是动态增加？其实就是在程序运行的时候给某类的某个方法增加实现。具体实现内容就为上面的void run 这个c函数。）

当外部调用[p run]时，由于我们没有实现run对应的方法，那么系统会调用resolveInstanceMethod让你去做一些其他操作。（当然，你也可以不做操作，只是在这个例子中，我为run方法动态增加了实现。）

继续运行，程序走到了我们C函数的部分，这样程序没有了崩溃。

下面讲一下第二套方法，forwardingTargetForSelector，这个方法返回你需要转发消息的对象。

我们接着这个例子来讲，为了便于演示消息转发，我们新建了一个汽车类Car，并且实现了Car的run方法。

现在我不去对方案一的resolveInstanceMethod做任何处理，直接调用父类方法。可以看到，系统已经来到了forwardingTargetForSelector方法，我们现在返回一个Car类的实例对象。

继续运行，程序就来到了Car类的run方法，这样，我们就实现了消息转发。

继续我们的例子。如果我们不实现forwardingTargetForSelector，系统就会调用方案三的两个方法methodSignatureForSelector和forwardInvocation

methodSignatureForSelector用来生成方法签名，这个签名就是给forwardInvocation中的参数NSInvocation调用的。

开头我们要找的错误unrecognized selector sent to instance原因，原来就是因为methodSignatureForSelector这个方法中，由于没有找到run对应的实现方法，所以返回了一个空的方法签名，最终导致程序报错崩溃。

所以我们需要做的是自己新建方法签名，再在forwardInvocation中用你要转发的那个对象调用这个对应的签名，这样也实现了消息转发。

关于生成签名的类型"v@:"解释一下。每一个方法会默认隐藏两个参数，self、_cmd，self代表方法调用者，_cmd代表这个方法的SEL，签名类型就是用来描述这个方法的返回值、参数的，v代表返回值为void，@表示self，:表示_cmd。

现在我们回到最初，我们调用的是Person类的run方法，最终方法被Car类的对象来接受。这就是OC的消息转发机制。