OC消息机制（二）lookUpImp慢速查找

2023-09-12 21:13:08

前言

在之前的文章《OC消息机制（一）objc_msgSend_uncached分析》中，我们深入探讨了消息发送的底层实现，了解到objc_msgSend_uncached函数在消息接收者不是已知类时，会执行慢速查找。在本文中，我们将继续深入挖掘慢速查找的奥秘，分析lookUpImp函数的工作原理，看看它是如何为未知类的消息接收者找到正确的实现方法的。

lookUpImp函数剖析

lookUpImp函数是慢速查找的核心，它负责查找消息接收者类的实现方法。其函数原型如下：

IMP lookUpImp(Class cls, SEL sel)

其中，cls是消息接收者的类，sel是消息选择器。

lookUpImp函数的执行流程主要分为以下几步：

查找父类实现方法 ：首先，lookUpImp函数会查找cls类的父类实现方法。如果找到，直接返回该实现方法。
遍历协议列表 ：如果在父类中没有找到实现方法，lookUpImp函数会遍历cls类所遵循的协议列表，依次查找实现方法。如果找到，直接返回该实现方法。
调用objc_msgForward ：如果在父类和协议中都未找到实现方法，lookUpImp函数会调用objc_msgForward函数，将消息转发给接收者的superclass。

IMP forward_imp = cls->isa->forward_imp;
if (forward_imp)
    return forward_imp(cls, sel);

使用dispatch_once ：如果在superclass中也未找到实现方法，lookUpImp函数会使用dispatch_once函数创建一个单例对象，该对象包含一个方法映射表，其中记录了类名、选择器和实现方法之间的对应关系。

dispatch_once(&objc_lookUpImpCacheOnce, ^{
    cache = CFDictionaryCreateMutable(kCFAllocatorDefault, 0,
                                     &kCFTypeDictionaryKeyCallBacks,
                                     &objc_lookUpImpCacheValueCallBacks);
});

查找缓存 ：在方法映射表中查找cls类和sel选择器对应的实现方法。如果找到，直接返回该实现方法。
查找Category实现方法 ：如果在方法映射表中未找到实现方法，lookUpImp函数会遍历cls类所关联的Category列表，依次查找实现方法。如果找到，直接返回该实现方法。
返回nil ：如果在所有可能的位置都未找到实现方法，lookUpImp函数会返回nil。

实例分析

让我们以一个具体的例子来分析lookUpImp函数的执行过程。假设我们有一个名为Person的类，该类有一个名为setName:的方法。现在我们创建一个Student类，它继承自Person类，并覆盖了setName:方法。

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

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

现在，我们发送一条setName:消息给一个Student对象。消息发送流程如下：

objc_msgSend 函数调用objc_msgSend_uncached 函数，因为Student类不是已知类。
objc_msgSend_uncached 函数发现Student类不是已知类，于是进入慢速查找。
lookUpImp 函数首先查找Student类的父类Person的实现方法，发现有setName:方法，于是直接返回该实现方法。
消息最终调用了Person类的setName:方法。

性能优化

慢速查找是一个相对耗时的操作，尤其是当需要遍历大量的协议和Category时。为了优化性能，我们可以采取以下措施：

使用已知类 ：尽量使用已知类，避免触发慢速查找。
减少协议和Category的使用 ：过多的协议和Category会增加慢速查找的开销。
使用消息转发 ：通过实现- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector方法，可以将消息转发给其他对象，避免慢速查找。