RunTime源碼閱讀(十)之方法交換原理

1.RunTime方法交換

//self是類對象,testExchangeInstanceMethod是實例方法,查詢實例方法需要在類方法中查詢,即可直接在類對象中查詢
    Method instanceMethod = class_getInstanceMethod(self, @selector(testExchangeInstanceMethod));
    Method instanceMethodAfter = class_getInstanceMethod(self, @selector(testExchangeInstanceMethodAfter));
    method_exchangeImplementations(instanceMethod, instanceMethodAfter);
    
    //self是類對象,testExchangeClassMethod是類方法,查詢類方法需要在元類中查詢,該方法多了層cls->getMeta()
    Method classMethod = class_getClassMethod(self, @selector(testExchangeClassMethod));
    Method classMethodAfter = class_getClassMethod(self, @selector(testExchangeClassMethodAfter));
    method_exchangeImplementations(classMethod, classMethodAfter);

2.原理

2.1 class_getInstanceMethod

Method class_getInstanceMethod(Class cls, SEL sel)
{
    if (!cls  ||  !sel) return nil;
    // Search method lists, try method resolver, etc.(搜索方法列表,嘗試方法解析器)
    lookUpImpOrNil(cls, sel, nil, 
                   NO/*initialize*/, NO/*cache*/, YES/*resolver*/);
    return _class_getMethod(cls, sel);
}

cls與sel都不能為空
lookUpImpOrNil 查找sel方法,并填充到緩存中

_class_getMethod源碼

static Method _class_getMethod(Class cls, SEL sel)
{
    mutex_locker_t lock(runtimeLock);
    return getMethod_nolock(cls, sel);
}

static method_t *
getMethod_nolock(Class cls, SEL sel)
{
    method_t *m = nil;
    runtimeLock.assertLocked();
    // fixme nil cls?
    // fixme nil sel?
    assert(cls->isRealized());
    while (cls  &&  ((m = getMethodNoSuper_nolock(cls, sel))) == nil) {
        cls = cls->superclass;
    }
    return m;
}

getMethodNoSuper_nolock查找的方法,如果當前cls沒找到,沿著superclass指針查找。

getMethodNoSuper_nolock源碼

static method_t *
getMethodNoSuper_nolock(Class cls, SEL sel)
{
    runtimeLock.assertLocked();
    assert(cls->isRealized());
    for (auto mlists = cls->data()->methods.beginLists(), 
              end = cls->data()->methods.endLists(); 
         mlists != end;
         ++mlists)
    {
        method_t *m = search_method_list(*mlists, sel);
        if (m) return m;//找到即return
    }
    return nil;
}

static method_t *search_method_list(const method_list_t *mlist, SEL sel)
{
    int methodListIsFixedUp = mlist->isFixedUp();
    int methodListHasExpectedSize = mlist->entsize() == sizeof(method_t);
    
    if (__builtin_expect(methodListIsFixedUp && methodListHasExpectedSize, 1)) {
        return findMethodInSortedMethodList(sel, mlist);
    } else {
        // Linear search of unsorted method list(未排序方法列表的線性搜索)
        for (auto& meth : *mlist) {
            if (meth.name == sel) return &meth;
        }
    }
    return nil;
}

search_method_list,如果已經排序使用findMethodInSortedMethodList方法查找,這個方法二分查找;否則順序查找,找到meth.name == sel即返回。

小結:class_getInstanceMethod從self中查找sel,并返回method_t。
我們都知道實例方法是存儲在類方法中的,class_getInstanceMethod是在靜態方法中調用的,即self是指當前類,符合實例方法是存儲在類中的。

2.2 method_exchangeImplementations

void method_exchangeImplementations(Method m1, Method m2)
{
    if (!m1  ||  !m2) return;//m1,m2都不能為空

    mutex_locker_t lock(runtimeLock);
//本質交換了imp,name和types沒變,不影響正常調用
    IMP m1_imp = m1->imp;
    m1->imp = m2->imp;
    m2->imp = m1_imp;
..
}

//方法數據結構
struct method_t {
    SEL name;//名稱
    const char *types;//類型:v16@0:8
    MethodListIMP imp;//方法簽名:如:(objc-test`-[Person addDynamicWalkInstance] at Person.m:36)
    //通過名稱排序
    struct SortBySELAddress :
        public std::binary_function<const method_t&,
                                    const method_t&, bool>
    {
        bool operator() (const method_t& lhs,
                         const method_t& rhs)
        { return lhs.name < rhs.name; }
    };
};

這個方法適應與m1和m2都不能為空,僅交換了m1與m2的imp指針,這也是為什么交換后調用原來的方法名是調用交換后的方法。

2.3 class_getClassMethod

Method class_getClassMethod(Class cls, SEL sel)
{
    if (!cls  ||  !sel) return nil;
    return class_getInstanceMethod(cls->getMeta(), sel);//cls->getMeta()不是類對象,是元類
}

類的方法是存儲在元類中的,class_getClassMethod是在靜態方法調用的,cls指向的是當前類,通過cls->getMeta()找到元類。即交換類方法需要找到元類并交換。
類和實例方法的存儲結構是相同的,只要找到對應的類和元類的cls,就能正確交換方法。

Class getMeta() {
        if (isMetaClass()) return (Class)this;
        else return this->ISA();
    }

getMeta如果是元類,直接返回this;否則返回對應的isa指針。

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