深入剖析objc_msgSend慢速查找机制

2023-11-24 22:41:50

objc_msgSend 慢速查找机制：详解与优化

简介

在 Objective-C 中，objc_msgSend 是消息传递的核心机制，它负责将消息发送到指定的对象实例。在大多数情况下，objc_msgSend 采用快速查找机制，但当快速查找失败时，它将转向慢速查找机制。本篇博客将深入探讨 objc_msgSend 的慢速查找机制，包括它的工作原理、流程以及优化技巧。

慢速查找机制概述

当快速查找无法在方法缓存中找到合适的方法实现时，objc_msgSend 将进入慢速查找流程。慢速查找机制主要由 __objc_msgSend_uncached 函数实现，它执行以下步骤：

解析消息选择器： 解析消息选择器，获取方法名和参数类型。
检查类层次结构： 从接收者对象的类开始，逐级向上搜索方法实现，直到找到匹配的方法。
检查协议： 如果在类层次结构中未找到匹配的方法，则检查实现该方法的协议。
动态方法解析： 如果在协议中也未找到匹配的方法，则触发动态方法解析，允许开发者在运行时动态添加方法实现。
消息转发： 如果动态方法解析也失败，则触发消息转发，允许开发者自定义消息处理。

慢速查找流程详解

解析消息选择器

慢速查找机制首先解析消息选择器，以获取方法名和参数类型。消息选择器是一个字符串，由方法名和参数类型列表组成，例如："setName:age:"。

检查类层次结构

解析消息选择器后，慢速查找机制从接收者对象的类开始，逐级向上搜索方法实现。它使用 objc_getClass 方法获取对象的类，然后使用 class_getInstanceMethod 方法查找该类中相应的方法实现。

如果在接收者对象的类中未找到匹配的方法，则继续检查其父类。这一过程一直持续到找到匹配的方法或到达根类为止。

检查协议

如果在类层次结构中未找到匹配的方法，则慢速查找机制会检查实现该方法的协议。它使用 protocol_getMethodImplementation 方法逐个检查接收者对象的协议，直到找到匹配的方法为止。

动态方法解析

如果在协议中也未找到匹配的方法，则触发动态方法解析。动态方法解析允许开发者在运行时动态添加方法实现。它使用 method_setImplementation 方法将方法实现添加到类或协议中。

消息转发

如果动态方法解析也失败，则触发消息转发。消息转发允许开发者自定义消息处理。它使用 method_setForwardImp 方法将消息转发到自定义消息处理函数。

慢速查找机制示例

以下是一个慢速查找机制的示例代码：

@interface Person
- (void)setName:(NSString *)name;
@end

@implementation Person
- (void)setName:(NSString *)name {
    NSLog(@"Person:setName:%@", name);
}
@end

@interface Student : Person
- (void)setName:(NSString *)name;
@end

@implementation Student
- (void)setName:(NSString *)name {
    NSLog(@"Student:setName:%@", name);
}
@end

int main() {
    Person *person = [[Person alloc] init];
    [person setName:@"Alice"]; // 快速查找

    Student *student = [[Student alloc] init];
    [student setName:@"Bob"]; // 慢速查找
}

在这个示例中，对于 setName: 方法，Person 类和 Student 类都提供了自己的实现。当向 person 对象发送消息时，使用快速查找机制找到 Person 类中的方法实现。而当向 student 对象发送消息时，由于快速查找无法找到 Student 类中的方法实现，因此触发了慢速查找机制，最终找到了 Student 类中重写的 setName: 方法实现。