Objective-C 消息发送底层原理：快速查找篇

Objective-C 运行时概述

Objective-C 的运行时系统（Runtime）是其核心组成部分之一，它提供了一系列强大的机制，使 Objective-C 能够实现动态性、灵活性等特点。Runtime 系统主要负责在程序运行期间管理对象、方法和内存。

编译时与运行时

• 编译时 ：把源代码编译成机器能识别的代码过程。简单来说就是做一些翻译工作，代码还未装载进内存。也就是说编译时还未分配内存。

• 运行时 ：程序装载进内存，并且执行的过程。程序中的代码、数据、和执行信息的整体，统称为程序的运行时状态。

内存管理和内存布局

• 内存管理 ：Objective-C 采用了一种叫做引用计数（Reference Counting）的内存管理机制。每个对象都有一个引用计数，表示有多少个其他对象引用了它。当引用计数为 0 时，对象就会被销毁。

• 内存布局 ：Objective-C 对象在内存中的布局可以分为两个部分：实例变量和 isa 指针。实例变量是对象的数据成员，isa 指针指向对象的类对象。类对象包含了该类所有实例变量的类型信息和方法实现的地址。

消息发送流程：快速查找

Objective-C 中的消息发送机制是通过一个叫做 objc_msgSend() 的函数来实现的。当一个对象向另一个对象发送消息时，objc_msgSend() 函数就会被调用。

消息发送的步骤

1. 消息接收者查找 ：首先，objc_msgSend() 函数会根据消息发送者找到消息接收者。消息接收者可以是任何对象，包括类对象、实例对象和元类对象。

2. 方法选择器查找 ：接下来，objc_msgSend() 函数会根据方法选择器在消息接收者的类对象中查找方法实现。方法选择器是一个字符串，它唯一地标识了一个方法。

3. 消息发送 ：最后，objc_msgSend() 函数会把消息发送给消息接收者，并调用相应的方法实现。

快速查找

在 Objective-C 中，消息发送过程中的方法查找可以通过快速查找来优化。快速查找是一种利用缓存技术来加速方法查找的过程。当一个对象第一次发送消息给另一个对象时，objc_msgSend() 函数会把方法实现的地址缓存起来。这样，当该对象再次发送相同的消息时，objc_msgSend() 函数就可以直接从缓存中获取方法实现的地址，而无需重新进行方法查找。

性能优化建议

• 尽量减少消息发送的次数。
• 尽量避免发送消息给已经释放的对象。
• 尽量使用快速查找来优化方法查找。
• 使用 @synchronized 来保护共享数据。
• 使用 NSAutoreleasePool 来管理内存。

总结

在本文中，我们对 Objective-C 中消息发送的底层原理进行了深入探究，重点分析了快速查找的过程。我们了解到，消息发送机制是通过 objc_msgSend() 函数来实现的，该函数通过消息接收者查找、方法选择器查找和消息发送三个步骤来完成消息的传递和方法的执行。快速查找技术可以优化方法查找过程，提高消息发送的效率。最后，我们还提供了一些性能优化建议，帮助读者提高 Objective-C 代码的运行效率。