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1. 消息發送

在iOS運行時系統中，調用方法的本質就是利用objc_msgSend進行消息發送：

// main.m 中的方法調用
LGPerson *person = [LGPerson alloc];
[person sayNB];
[person sayHello];

// clang 編譯后的底層實現
LGPerson *person = ((LGPerson *(*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend)((id)objc_getClass("LGPerson"), sel_registerName("alloc"));
((void (*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend)((id)person, sel_registerName("sayNB"));
((void (*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend)((id)person, sel_registerName("sayHello"));

// 用objc_msgSend方法來完成[person sayNB]的功能，其打印結果一致
LGPerson *person = [LGPerson alloc];   
objc_msgSend(person,sel_registerName("sayNB"));
[person sayNB];

我們可以直接通過調用objc_msgSend方法，來完成[person sayNB]的功能，查看其打印是否是一致：

直接調用objc_msgSend，需要導入<objc/message.h>;

工程target --> Build Setting -->enable strict checking of obc_msgSend calls由YES 改為NO，否則objc_msgSend的參數會報warning；也可通過宏定義去掉warning。

實例、類、元類

iOS 中所有的類都是繼承于 NSObject，一個對象所具有的方法分為實例方法和類方法，編譯完成后的對象中，存在一個實例方法鏈表、一個緩存方法鏈表。當實例調用方法經objc_msgSend時：首先，在相應操做的對象中的緩存方法列表中找調用的方法，若找到，轉向相應的實現并執行；若沒找到，在對象的方法列表中查找，若是找到，轉向相應的實現并執行；若是沒找到，則遞歸的去父類指針所指向的類對象方法列表中查找；以此類推，若是一直到根類都沒有找到，轉向攔截調用，走消息轉發機制；若是沒有重寫攔截調用方法，程序報錯；

調用對象方法（給實例對象發消息）
根據實例對象的isa指針去該對象的類方法中查找，若找到則執行；
若沒找到，遞歸的去該類的父類類對象中查找，直到根類NSObject；
如果都沒有找到就報錯（還有三次挽救的機會）
調用類方法（給類對象發送消息）
根據類對象的isa指針去元對象中查找，若找到則執行；
若沒找到，遞歸的去父元類對象中查找，直到根類NSOject；
如果都沒有找到就報錯（也有三次挽救的機會）

消息發送

2. 消息轉發

消息轉發也被稱為攔截調用，就是在找不到調用的方法后，且在程序崩潰以前，有機會經過重寫NSObject的四個方法來補救處理：

// 有機會讓類，實現并添加這個sel
+ (BOOL)resolveClassMethod:(SEL)sel;
+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel;

// 讓別的對象去執行這個函數
- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector;
// （函數執行器）將目標函數以其它形式執行
- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation;

若以上都不中，調用 NSObject 的 doesNotRecognizeSelector 方法拋出異常：

- (void)doesNotRecognizeSelector:(SEL)aSelector;

消息轉發

利用以上機制，可以對resolveInstanceMethod 和 resolveClassMethod 兩個方法進行方法交換，攔截可能出現的 iOS 崩潰，然后自定義處理。

3. 實例

消息轉發機制依次的三個過程：1）動態方法解析；2）轉發給其他備用的接收對象；3）消息所有相關內容封裝成一個NSInvocation對象，再做最后的嘗試。

3.1 動態方法解析

第一階段，先征詢接收者所屬的類，是否需要動態的添加方法，用來處理當前未找到的方法。對象在無法解讀消息時會首先調用所屬類的下列類方法，來判斷是否能接收消息：

// 如果是實例方法 （返回值表示這個類能否新增一個實例方法處理此選擇子）
+ (BOOL) resolveInstanceMethod:(SEL)selector;
// 如果是類方法（類方法的添加需要在其“元類”里面。）
+ (BOOL) resolveClassMethod:(SEL)selector;

例：

//消息轉發機制的第一步 ：動態方法解析
+ (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel{
    NSString *selName = NSStringFromSelector(sel);
    if ([selName hasPrefix:@"doSomeThing"]) {//判斷特定無法響應的方法
        class_addMethod(self, sel, (IMP)otherOneDoSomeThing, "v@:");//動態添加響應方法
        return YES;
    }
    return [super resolveInstanceMethod:sel];
}

//動態將實現轉到這個函數（或者就是單純的添加doSomeThing方法）
void otherOneDoSomeThing(id self ,SEL _cmd){
    NSLog(@"class:%@, sel:%s",self,sel_getName(_cmd));
    NSLog(@"原對象無法響應該消息，在動態方法解析時添加了一個方法來處理該消息");
}

3.2 備用的接收者

第二階段，如果動態方法解析沒有發現添加的方法，那么嘗試轉發給其他對象來處理這個方法。該步驟調用的方法是：

// 嘗試轉發給其他對象來處理這個方法
- (id) forwardingTargetForSelector:(SEL)selector;

例：

- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector{
    NSString * selString = NSStringFromSelector(aSelector);
    if([@"doSomeThing" isEqualToString:selString]){
        OtherObject *someone = [[OtherObject alloc] init];//備選對象
        if ([someone respondsToSelector:aSelector]) {
            return someone;//如果可以響應該方法，則直接轉交新對象處理
        }
    }
    return [super forwardingTargetForSelector:aSelector];//如果無合適的備選對象，則繼續轉發
}

3.3 完整的消息轉發機制

第三階段，如果沒有可用的備選者，那么系統就會把消息所有相關內容封裝成一個NSInvocation對象，再做最后的嘗試，啟動完整的消息轉發。先調用methodSignatureForSelector:獲取方法簽名，然后再調用forwardInvocation:進行處理，這一步的處理可以直接轉發給其它對象，即和第二步的效果等效，但是很少有人這么干，因為消息處理越靠后，就表示處理消息的成本越大，性能的開銷就越大。所以，在這種方式下，一般會改變消息內容，比如增加參數，改變選擇子等等，具體根據實際情況而定。

// 獲取方法簽名
 - (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector
// 完整的消息轉發（消息的受主、消息體、消息參數均封裝在內）
 - (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation

例：

//獲取方法簽名
- (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector
{
    NSString *method = NSStringFromSelector(aSelector);
    if ([@"doSomeThing" isEqualToString:method]) {
        /* 手動創建簽名
         寫法例子一  v@:@
         字符說明：（1）v:返回值類型void;（2）@:id類型,執行sel的對象;（3): SEL;（4）@:參數
         
         寫法例子二  @@:
         字符說明：（1）@:返回值類型id;(2)@:id類型,執行sel的對象;(3)：SEL
        
         */
        NSMethodSignature *signature = [NSMethodSignature signatureWithObjCTypes:"v@:@"];
        return signature;
    }
    return nil;
}

- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation
{
    //*-----------  處理方式一：不改變sel -------------*/
    // 拿到這個消息
    SEL selector = [anInvocation selector];
    // 轉發消息
    AnotherObject *otherObject = [[AnotherObject alloc] init];
    if ([otherObject respondsToSelector:selector]) {
        // 調用這個對象,進行轉發
        [anInvocation invokeWithTarget:otherObject];
    } else {
        [super forwardInvocation:anInvocation];
    }
    //*---------------------------------------------*/

    //*-----------  處理方式二：改變sel -------------*/
    SEL selector = @selector(myAnotherMethod:);
    NSMethodSignature *signature = [NSMethodSignature signatureWithObjCTypes:"v@:@"];
    anInvocation = [NSInvocation invocationWithMethodSignature:signature];
    [anInvocation setTarget:self];
    [anInvocation setSelector:@selector(myAnotherMethod:)];
    NSString *param = @"參數";
    // 消息的第一個參數是self，第二個參數是選擇子，所以"參數"是第三個參數
    [anInvocation setArgument:&param atIndex:2];
    
    if ([self respondsToSelector:selector]) {//如果自己響應，就自己處理
        [anInvocation invokeWithTarget:self];
        return;
    } else {
        AnotherObject * otherObject = [[AnotherObject alloc] init];
        if ([otherObject respondsToSelector:selector]) {//交給另外的對象來處理
            [anInvocation invokeWithTarget:otherObject];
            return;
        }
    }
    [super forwardInvocation:anInvocation];
    //*---------------------------------------------*/
}

//類中的另一個方法，來處理消息
- (void)myAnotherMethod:(NSString*)para
{
    NSLog(@"交給我自己的另一個方法來處理：%@", para);
}

消息轉發機制簡圖

4. 應用場景

為@dynamic等實現方法
使用 @synthesize 可以為 @property 自動生成 getter 和 setter 方法（現 Xcode 版本中，會自動生成），而 @dynamic 則是告訴編譯器，不用生成 getter 和 setter 方法。當使用 @dynamic 時，我們可以使用消息轉發機制，來動態添加 getter 和 setter 方法。當然你也可用其他的方法來實現。
間接實現多繼承
Objective-C本身不支持多繼承，這是因為消息機制名稱查找發生在運行時而非編譯時，很難解決多個基類可能導致的二義性問題，但是可以通過消息轉發機制在內部創建多個功能的對象，把不能實現的功能給轉發到其他對象上去，這樣就做出來一種多繼承的假象。轉發和繼承相似，可用于為OC編程添加一些多繼承的效果，一個對象把消息轉發出去，就好像他把另一個對象中放法接過來或者“繼承”一樣。消息轉發彌補了objc不支持多繼承的性質，也避免了因為多繼承導致單個類變得臃腫復雜。
實現多重代理
利用消息轉發機制可以無代碼侵入的實現多重代理，讓不同對象可以同時代理同個回調，然后在各自負責的區域進行相應的處理，降低了代碼的耦合程度。

這里就是利用了消息轉發機制的第三個階段，將NSIvocation分發給多個代理去響應。
https://blog.csdn.net/kingjxust/article/details/49559091

iOS動態化更新（JSPatch、ReactiveCocoa等）

JSPatch，通過消息轉發機制來進行JS和OC的交互，從而實現iOS的熱更新。
雖然蘋果大力整改熱更新讓JSPatch的審核通過率在有一段時間里面無法過審，但是后面bang神對源碼進行代碼混淆之后，基本上是可以過審了。
下面截圖只摘出來用到消息轉發的部分：關鍵點就是在第三階段，通過invocation拿到方法參數，然后傳給JS，調用JS的實現函數。

http://blog.cnbang.net/tech/2808/
http://blog.cnbang.net/tech/2855/

5. 總結

由于OC的動態特性，在編譯過程向類發送了其無法理解的消息并不會報錯，因為在運行時，我們可以改變對象調用的方法、向類中添加方法。只有當程序運行起來之后，才知道要真正執行哪個函數（動態綁定）。

OC消息發送原理、方法查找過程：

調用一個方法（包括respondsToSelector），編譯器將OC代碼，轉換成C函數，給對象發送消息： void objc_msgSend(id self, SEL cmd,...) ，第一個參數是接收者，第二個參數是方法（名），后面是消息的參數。

objc_msgSend查找方法，實例對象根據其isa指針，找到其所屬的class，然后遍歷其methodLists，如果找到則根據IMP函數指針去調用，并且緩存（objc_cache）；如果沒有找到，那么根據這個類的super_class找到其父類，再看其父類是否能相應這個方法就可以了，直到super_class為nil時，就無法響應這個方法了，此時就觸發消息轉發機制。
當使用類名調用類方法(+方法)時，只需要根據class的isa指針，找到其meta-class，然后通過meta-class的methodLists找到相應的方法既可（“類”是“元類”的對象）。

如果對象接收到無法解讀的消息后（未查詢到該方法），就會啟動“消息轉發”機制，我們可在此過程告訴對象應該如何處理未知消息。如果我們不做任何處理，或處理無效，則會調用doesNotRecognizeSelector：，造成異常崩潰：unrecognized selector sent to instance 0xxx

簡單理解:

首先，若對象無法響應某個方法調用，則進入消息轉發流程。
開始第一步，通過運行時的動態方法解析，可以將需要的某個方法，加入到類中。
上一步失敗，開始第二步，將消息轉發給其他對象處理。
上述兩步失敗，啟動完整的消息轉發機制，通過封裝NSInvocation，明確指出方法的響應者（甚至改變SEL）。
上述都失敗，拋出異常。

OC、運行時初始化時機：
http://www.lxweimin.com/p/4b93b40977b5
https://blog.csdn.net/weixin_30920513/article/details/100093380

參考文章：
http://www.lxweimin.com/p/7e132cda35cd
https://www.cnblogs.com/feng9exe/p/10397102.html
https://www.shangmayuan.com/a/02d9b8b219b24d888ef93b97.html
https://blog.csdn.net/lin1109221208/article/details/108724965

iOS之使用NSInvocation調用方法
http://www.lxweimin.com/p/e24b3420f1b4

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—— iOS 運行時中方法的調用流程

—— iOS 運行時中方法的調用流程

1. 消息發送

2. 消息轉發

3. 實例

3.1 動態方法解析

3.2 備用的接收者

3.3 完整的消息轉發機制

4. 應用場景

5. 總結

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2. 消息轉發

3. 實例

3.1 動態方法解析

3.2 備用的接收者

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