我們都知道OC是一門動(dòng)態(tài)語言，那么什么是動(dòng)態(tài)語言呢？動(dòng)態(tài)語言，是指程序在運(yùn)行時(shí)可以改變其結(jié)構(gòu)：新的函數(shù)可以被引進(jìn)，已有的函數(shù)可以被刪除，類型的檢查在運(yùn)行時(shí)進(jìn)行。學(xué)習(xí)了OC的動(dòng)態(tài)特性以后，我們就會(huì)知道，為什么會(huì)說OC是一門動(dòng)態(tài)語言。
OC具有相當(dāng)多的動(dòng)態(tài)特性，經(jīng)常被提到的有：動(dòng)態(tài)類型，動(dòng)態(tài)識(shí)別，動(dòng)態(tài)綁定，動(dòng)態(tài)加載。
動(dòng)態(tài)類型
動(dòng)態(tài)類型特性能使程序直到執(zhí)行時(shí)才確定對象所屬類型。比如說id類型，id類型即通用的對象類型，可以指向任何對象。結(jié)合isKindOfClass方法，在確定對象為某個(gè)類的成員后，再安全的進(jìn)行強(qiáng)制轉(zhuǎn)換，執(zhí)行對應(yīng)的代碼。
動(dòng)態(tài)綁定
基于動(dòng)態(tài)類型，在某個(gè)實(shí)例對象的類型被確定后，該對象對應(yīng)的屬性和響應(yīng)的消息也被完全確定。這樣就使得程序直到執(zhí)行時(shí)才確定對象要調(diào)用的實(shí)際方法。在繼續(xù)之前，需要明確OC中消息的概念。由于OC的動(dòng)態(tài)特性，在OC中其實(shí)很少提及“函數(shù)”概念，傳統(tǒng)的函數(shù)一般在編譯時(shí)就已經(jīng)把參數(shù)信息和函數(shù)實(shí)現(xiàn)打包到編譯后的源碼中了，而在OC中最常用的是消息機(jī)制。
OC中的消息發(fā)送機(jī)制（補(bǔ)充）
在C語言中，我們調(diào)用函數(shù)時(shí)，必須先聲明函數(shù)（或者自上而下），而實(shí)際上，聲明函數(shù)的過程就是獲取函數(shù)地址，調(diào)用函數(shù)的過程就是直接跳到地址執(zhí)行，代碼在被編譯器解析、優(yōu)化后，就成為了一堆匯編代碼，然后連接各種庫，完了生成可執(zhí)行的代碼(即是靜態(tài)的)。
在OC中，消息發(fā)送機(jī)制則是Runtime通過selector快速查找IMP的過程，有了函數(shù)指針就可以執(zhí)行對應(yīng)的方法實(shí)現(xiàn)。所有的[object message]都會(huì)轉(zhuǎn)換為objc_msgSend(object, @selector(message))（如果是有參數(shù)的方法，可以在后面用“，”分隔對參數(shù)進(jìn)行拼接），objc_msgSend方法又會(huì)調(diào)用class_getMethodImplementation獲取IMP。
這里需要普及一下什么是selector和IMP。
selector：OC在編譯時(shí)，會(huì)根據(jù)方法的名字生成一個(gè)用來區(qū)分這個(gè)方法的唯一的一個(gè)ID，本質(zhì)上就是一個(gè)字符串。只要方法名稱相同，就算參數(shù)的類型不同，它們的ID也是相同的。
IMP：實(shí)際上就是一個(gè)函數(shù)指針，指向方法實(shí)現(xiàn)的首地址。
運(yùn)行時(shí)類中的方法可能會(huì)增加，需要先做讀操作加鎖，使得方法查找和緩存填充成為原子操作。添加category會(huì)刷新緩存，之后如果舊數(shù)據(jù)又被重新填充到緩存中，category添加操作就會(huì)被忽略掉。
獲取IMP的邏輯整理和流程：
- 檢查selector是否需要忽略，如果selector是需要被忽略的垃圾回收用到的方法，則將IMP結(jié)果設(shè)為_objc_ignored_method，這是個(gè)匯編程序入口，可以理解為一個(gè)標(biāo)記。對此種情況進(jìn)行緩存填充操作后，跳到第8步，否則執(zhí)行下一步。
- 檢查target是否為nil，如果是nil就直接cleanup，然后return。
- 查找當(dāng)前類中的緩存，如果命中緩存獲取到了IMP，則直接跳到第8步，否則執(zhí)行下一步。
- 在當(dāng)前類中的方法列表(method list)中進(jìn)行查找，也就是根據(jù)selector查找到Method后，獲取Method中的IMP，并填充到緩存中。查找過程比較復(fù)雜，會(huì)針對已經(jīng)排序的列表使用二分法查找，未排序的列表則是線性遍歷(順序查找)。如果成功查找到Method對象，則直接跳到第8步，否則執(zhí)行下一步。
- 在繼承層級(jí)中遞歸向父類中查找，情況跟上一步類似，也是先查找緩存，緩存中沒有就查找方法列表。查找成功，進(jìn)入第8步，查找失敗，進(jìn)入下一步。
- 進(jìn)入動(dòng)態(tài)方法解析，這是消息轉(zhuǎn)發(fā)前的最后一次機(jī)會(huì)。此時(shí)釋放讀入鎖，接著間接的發(fā)送+resolveInstanceMethod(如果查找的是實(shí)例方法，調(diào)用該方法)或+resolveClassMethod（如果查找的是類方法，調(diào)用該方法）消息。這相當(dāng)于告訴程序員，趕緊用runtime給類里這個(gè)selector弄個(gè)對應(yīng)的IMP吧，因?yàn)榇藭r(shí)鎖已經(jīng)unlock了所以不會(huì)緩存結(jié)果。這些工作都是在非線程安全下進(jìn)行的，完成后需要回到第1步再次查找IMP。
- 此時(shí)不僅沒查到IMP，動(dòng)態(tài)方法解析也不奏效，即將進(jìn)入消息轉(zhuǎn)發(fā)。
- 讀操作解鎖，并將之前找到的IMP返回。
查找類方法的IMP的流程和查找實(shí)例方法的一樣，不過實(shí)例方法的IMP是在類的緩存和方法列表里面查找，類方法的IMP是在元類的緩存和方法列表里面查找。關(guān)于元類的定義，建議大家參考這篇文章，寫的很詳細(xì)。
OC中的消息轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制（補(bǔ)充）
當(dāng)發(fā)送的消息在類的緩存和方法列表里面查找不到時(shí)，為了防止crash，還有3種補(bǔ)救方法：
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動(dòng)態(tài)方法解析，就是上面的第6步操作。對應(yīng)的具體方法是+(BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel和+(BOOL)resolveClassMethod:(SEL)sel，當(dāng)查找的方法是實(shí)例方法時(shí)調(diào)用前者，當(dāng)查找的方法是類方法時(shí)，調(diào)用后者。
、、、 void eat(id target, SEL sel, NSString *name) { } + (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel { if (sel == @selector(name)) { class_addMethod(self, sel, (IMP)eat, "v@:@"); return YES; } return [super resolveInstanceMethod:sel]; } 、、、
這里需要說明一下class_addMethod的第四個(gè)參數(shù)，它是一個(gè)const char * _Nullable types類型，Nullable代表這個(gè)參數(shù)可以為空，char *表示這是一個(gè)char型指針，所以不要試圖用@“”。看我們傳進(jìn)去的參數(shù)v@:@，有人可能有點(diǎn)迷糊，但其實(shí)很好理解：v代表這是一個(gè)返回值為void的函數(shù)，@代表這是一個(gè)參數(shù)，:代表這是一個(gè)SEL類型，所以跟我們的eat方法對應(yīng)起來就是v@:@。關(guān)于這些類型的詳細(xì)對應(yīng)關(guān)系，大家可以在官方文檔中查找。
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轉(zhuǎn)移消息的接受者。通過方法-(id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector可以轉(zhuǎn)移消息的接收者，當(dāng)返回非self/非nil時(shí)，消息被轉(zhuǎn)給新對象執(zhí)行。如果該對象實(shí)現(xiàn)了該方法（不管該方法是私有還是公有，其實(shí)OC是沒有嚴(yán)格意義上的私有方法的，因?yàn)橛衦untime的存在，你想要調(diào)用總可以辦到的），就直接讓那個(gè)對象來處理消息。這種方式只是轉(zhuǎn)移消息的接收者，不能對傳遞的消息做修改。
、、、 - (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector{ if(selector == @selector(name)){ Student *s = [[Student alloc] init]; if([s respondsToSelector:@selector(name)]){ return s; } } return[super forwardingTargetForSelector:aSelector]; } 、、、 -
完整消息轉(zhuǎn)發(fā)。如果上述方式?jīng)]有對轉(zhuǎn)發(fā)的消息做處理，那么系統(tǒng)就會(huì)走完整的轉(zhuǎn)發(fā)流程。系統(tǒng)會(huì)先通過-(NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector方法，找到轉(zhuǎn)發(fā)的消息的方法簽名，然后再通過-(void)forwardInvocation:(NSInvovation *)anInvocation來轉(zhuǎn)發(fā)消息。注意，前面一個(gè)方法不能返回nil，如果返回nil，第二個(gè)方法是不會(huì)執(zhí)行的。通過這種方式轉(zhuǎn)發(fā)的消息，我們不僅可以轉(zhuǎn)換消息的接收者，轉(zhuǎn)發(fā)給多個(gè)對象，還可以對轉(zhuǎn)發(fā)的消息做相應(yīng)的修改。
- (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector{ if (aSelector == @selector(eatChicken:)) { // 這個(gè)方法的參數(shù)對應(yīng)的type和上面提到的TypeEncoding的對應(yīng)關(guān)系是一樣的。signatureWithObjCTypes的參數(shù)應(yīng)該與aSelector的返回值和參數(shù)的類型和個(gè)數(shù)相對應(yīng)，比如eatNothing是一個(gè)無返回值無參數(shù)的方法，所以type就對應(yīng)為v@:（可能有的童鞋把type寫成v@:@也能成功運(yùn)行，但是成功運(yùn)行不代表就正確。如果你在forwardInvocation中對NSInvocation的returnvalue和argument進(jìn)行操作的話，就會(huì)報(bào)錯(cuò)。有可能會(huì)報(bào)參數(shù)越界，也有可能會(huì)什么錯(cuò)誤信息都沒有。如果出現(xiàn)這種情況的童鞋不妨檢查一下自己的type和selector是否一一對應(yīng)）。 NSMethodSignature *sign = [NSMethodSignature signatureWithObjCTypes:"v@:"]; // 為了防止上面的錯(cuò)誤出現(xiàn)，我們也可以采取這種寫法，EatFood是聲明了aSelector方法的類。 // sign = [[EatFood alloc] init] methodSignatureForSelector:aSelector]; return sign; } NSMethodSignature *sign = [super methodSignatureForSelector:aSelector]; return sign; } - (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation{ NSNumber *number = @3; // 修改轉(zhuǎn)發(fā)消息的參數(shù)，注意因?yàn)橛袃蓚€(gè)隱藏參數(shù)的存在，所以index應(yīng)該從2開始算起 [anInvocation setArgument:&number atIndex:2]; // 修改轉(zhuǎn)發(fā)的消息 anInvocation.selector = @selector(eatNothing); // 把消息轉(zhuǎn)發(fā)給多個(gè)對象 if ([EatChicken instancesRespondToSelector:anInvocation.selector]) { [anInvocation invokeWithTarget:[[EatChicken alloc] init]]; } if ([EatFood instancesRespondToSelector:anInvocation.selector]) { [anInvocation invokeWithTarget:[[EatFood alloc] init]]; } } 、、、
如果上述3個(gè)方法都沒有來處理這個(gè)消息，就會(huì)進(jìn)入NSObject的-(void)doesNotRecognizeSelector:(SEL)aSelector方法中，拋出異常。
如果想要通過運(yùn)行時(shí)為類添加方法，使用第一種方案；如果想要把消息轉(zhuǎn)發(fā)給另外另外一個(gè)類的對象時(shí)，使用第二種方案；如果想要把消息轉(zhuǎn)發(fā)給多個(gè)類的對象（OC的多繼承也可以通過該方法實(shí)現(xiàn)）時(shí)，使用第三種方案，該方案還可以對消息的selector和參數(shù)進(jìn)行修改。步驟越往后，處理消息的代價(jià)就越大。
那么說了那么多，消息轉(zhuǎn)發(fā)在實(shí)際開發(fā)中究竟有什么應(yīng)用呢？相信大家在調(diào)試接口的時(shí)候都遇到過這種問題，后臺(tái)開發(fā)接口的時(shí)候，大家說好的沒有數(shù)據(jù)返回空數(shù)組，空字典或者空字符串，但是他啪給你返回來一個(gè)NSNull，然后在你開開心心去用dic[@"happy"]去取值的時(shí)候給你來一個(gè)大大的崩潰，很心酸有沒有。這時(shí)候我們可以怎么做呢，給NSNull添加一個(gè)category，然后重寫methodSignatureForSelector和forwardInvocation來處理異常情況。 （PS:實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)方法的時(shí)候會(huì)報(bào)一個(gè)警告：Category is implementing a method which will also be implemented by its primary class。意思是類目里面重寫了基類里面的方法，蘋果是不建議在類目里面重寫類的方法的，因?yàn)轭惸坷镏貙懙姆椒ㄗ饔糜蚴侨值模锌赡軙?huì)導(dǎo)致一些未知的錯(cuò)誤，坑隊(duì)友啊。而且有一些框架里面也有可能會(huì)重寫這個(gè)方法，這樣哪個(gè)類目里的方法會(huì)被執(zhí)行就是未知的。在類目里面聲明一些方法的時(shí)候，盡量帶上前綴，以防止跟系統(tǒng)或者三方框架里面的方法重名。另外，重寫方法的話盡量使用繼承的方式，繼承的作用域只在于子類，不會(huì)對父類產(chǎn)生影響。）
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@implementation NSNull (Forward)
- (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector
{
NSMethodSignature *sign = [super methodSignatureForSelector:aSelector];
if (sign == nil) {
sign = [NSMethodSignature signatureWithObjCTypes:"@^v^c"];
}
return sign;
}
- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation
{
if ([self respondsToSelector:anInvocation.selector]) {
[anInvocation invokeWithTarget:self];
}
}
@end
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通過運(yùn)行時(shí)避免動(dòng)態(tài)綁定來優(yōu)化方法調(diào)用的一個(gè)小tips
如果需要頻繁對一個(gè)消息進(jìn)行多次調(diào)用，而且我們希望節(jié)省每次調(diào)用方法都要發(fā)送消息的開銷時(shí)，我們可以通過取得方法的地址，并且直接像調(diào)用函數(shù)一樣調(diào)用該方法來達(dá)到目的。
利用NSObject類中的methodForSelector：方法，我們可以獲得一個(gè)指向方法實(shí)現(xiàn)的指針，并且可以使用該指針直接調(diào)用方法實(shí)現(xiàn)。methodForSelector：返回的指針和賦值的變量類型必須完全一致，包括方法的參數(shù)類型和返回值類型都在類型識(shí)別的考慮范圍中。
下面的例子展示了怎么使用指針來調(diào)用setFilled：方法的實(shí)現(xiàn)：
void (*setter) (id, SEL, BOOL);
int i;
setter = (void (*) (id, SEL, BOOL))[target methodForSelector:@selector(setFilled)];
for (int i = 0; i < 1000, i++){
setter(targetList[i], @selector(setFilled:), YES);
}
、、、
方法指針的第一個(gè)參數(shù)是接收消息的對象，第二個(gè)參數(shù)是方法的SEL，這兩個(gè)參數(shù)在方法中是隱藏參數(shù)，但使用函數(shù)的形式來調(diào)用方法時(shí)必須顯式的給出。使用methodForSelector：來避免動(dòng)態(tài)綁定將減少大部分消息的開銷，但是這只有在指定的消息被重復(fù)發(fā)送給多個(gè)不同類的對象（如果是多次發(fā)送給同一個(gè)對象，效果不是很明顯，因?yàn)橥ㄟ^消息的發(fā)送機(jī)制我們知道，調(diào)用過的method會(huì)被添加到類的方法的cache列表里，從cache列表查詢和直接通過指針調(diào)用區(qū)別并不是很大，不過開銷肯定是減少了的）很多次時(shí)才有意義，例如上面的for循環(huán)。
動(dòng)態(tài)識(shí)別
動(dòng)態(tài)識(shí)別常用的幾個(gè)方法：
- (BOOL)isKindOfClass:(__unsafe_unretained Class)是否是某個(gè)類或者這個(gè)類的子類。
- (BOOL)isMemberOfClass::(__unsafe_unretained Class)是否是一個(gè)類的實(shí)例。
- (BOOL)respondsToSelector:selector類中是否有這個(gè)方法。
動(dòng)態(tài)加載
OC程序可以在運(yùn)行時(shí)鏈接和載入新的類和范疇類。新載入的類和在程序啟動(dòng)時(shí)載入的類并沒有區(qū)別。動(dòng)態(tài)加載可以用在很多地方。例如，系統(tǒng)配置中的模塊就是被動(dòng)態(tài)加載的。在Cocoa環(huán)境中，動(dòng)態(tài)加載一般被用來對應(yīng)用程序進(jìn)行定制。您的程序可以在運(yùn)行時(shí)加載其它程序員編寫的模塊--和Interface Build載入定制的調(diào)色板以及系統(tǒng)配置程序載入定制的模塊的類似。這些模塊通過您許可的方式擴(kuò)展了您的程序，而您無需自己來定義或?qū)崿F(xiàn)。您提供了框架，而其它的程序員提供了實(shí)現(xiàn)。
OC可以動(dòng)態(tài)的創(chuàng)建一個(gè)類嗎？
答案：可以。
- 使用objc_allocateClassPair函數(shù)為新的類分配存儲(chǔ)空間，參數(shù)分別是你要繼承的類，新的類的名稱和你要分配的內(nèi)存大小。
- 使用class_addMethod為類增加方法，使用class_addIvar為類增加實(shí)例變量。
- 用objc_registerClassPair函數(shù)注冊這個(gè)類，以便它能被別人使用。
