消息發(fā)送（Messaging）

8、以上便是runtime相關(guān)的一些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，接下來(lái)我們回看一開(kāi)始的疑問(wèn)：
objc_msgSend()函數(shù)在執(zhí)行的過(guò)程中是如何找到對(duì)應(yīng)的類(lèi)，找到對(duì)應(yīng)的方法實(shí)現(xiàn)的呢？
這就是消息發(fā)送（messaging）的處理過(guò)程了：
(1)、對(duì)于上文的Class的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的描述，官方文檔只簡(jiǎn)略了把它們歸納成了兩部分：一個(gè)指向其父類(lèi)的指針和一個(gè)方法調(diào)用表（這個(gè)Class的所有方法的selector和實(shí)現(xiàn)代碼所在地址的關(guān)聯(lián)表）；
(2)、當(dāng)某個(gè)消息被發(fā)送到一個(gè)對(duì)象之后（即對(duì)象執(zhí)行某個(gè)方法），runtime會(huì)根據(jù)這個(gè)對(duì)象的isa指針找到它所屬的類(lèi)，在類(lèi)的方法調(diào)用表里查找對(duì)應(yīng)的selector。如果沒(méi)有找到的話，它會(huì)繼續(xù)沿著類(lèi)的super_class指針找到它的父類(lèi)，在父類(lèi)的方法調(diào)用表里查找對(duì)應(yīng)的selector；
(3)、找到了對(duì)應(yīng)的selector之后，就根據(jù)selector找到方法的實(shí)現(xiàn)代碼的地址，執(zhí)行這些實(shí)現(xiàn)的代碼。如果沒(méi)有找到，則會(huì)啟用消息轉(zhuǎn)發(fā)（message forwarding）機(jī)制，這個(gè)機(jī)制在后文會(huì)詳談；
(4)、所以一個(gè)方法的實(shí)現(xiàn)代碼，并不是在編譯的時(shí)候就確定好的，它是直到調(diào)用這個(gè)方法的時(shí)候，才通過(guò)消息發(fā)送機(jī)制，定位到方法的實(shí)現(xiàn)代碼處執(zhí)行，所以方法的調(diào)用和實(shí)現(xiàn)是動(dòng)態(tài)綁定（dynamically bound）的；
(5)、當(dāng)執(zhí)行方法的實(shí)現(xiàn)代碼的時(shí)候，objc_msgSend()函數(shù)不止會(huì)把實(shí)現(xiàn)代碼需要的參數(shù)傳給它，同時(shí)還會(huì)多傳兩個(gè)隱藏參數(shù)：self和_cmd。這兩個(gè)參數(shù)其實(shí)就是objc_msgSend(receiver, selector)的receiver和selector，表面上objc_msgSend()函數(shù)只是把receiver和selector之后的那些參數(shù)傳給了方法的實(shí)現(xiàn)代碼（如果后面還有參數(shù)的話），實(shí)際上它偷偷地把receiver和selector也給傳進(jìn)去了，方法的實(shí)現(xiàn)代碼里使用self和_cmd這兩個(gè)形參就能調(diào)用到receiver和selector。
所以為什么當(dāng)我們?cè)诰帉?xiě)一個(gè)方法的代碼的時(shí)候，使用“self”就能直接調(diào)用到這個(gè)方法調(diào)用的對(duì)象，就是通過(guò)這個(gè)過(guò)程傳遞進(jìn)來(lái)的；
(6)、為了提高消息發(fā)送的速度，每次在查找方法調(diào)用表前，會(huì)先查找一個(gè)類(lèi)的cache（見(jiàn)前文7(7)），cache里存放了常用的方法的selector和實(shí)現(xiàn)代碼地址的對(duì)應(yīng)關(guān)系，如果在cache里能夠找到對(duì)應(yīng)的selector，那就可以直接跳到方法的實(shí)現(xiàn)代碼處做執(zhí)行，不需要再去跑剩下的消息發(fā)送流程。
判斷方法是否“常用”依照了這樣一個(gè)原則：如果一個(gè)方法被調(diào)用了一次，那么它就很有可能會(huì)被調(diào)用第二次，這個(gè)方法就會(huì)被加入cache。如果程序運(yùn)行了足夠久，讓cache做了足夠的熱身（warn up），那么程序的運(yùn)行會(huì)比一開(kāi)始的時(shí)候更快，此時(shí)幾乎所有需要調(diào)用的方法都能在cache里找到。
(7)、官方提供的消息發(fā)送的流程圖如下：

動(dòng)態(tài)方法解析（Dynamic Method Resolution）和消息轉(zhuǎn)發(fā)（Message Forwarding）

9、那么還有一個(gè)疑問(wèn)沒(méi)有討論，就是如果在消息發(fā)送的過(guò)程中發(fā)生了意外的話，它又會(huì)怎么處理呢？其實(shí)也就是8(3)中所提到的：如果消息發(fā)送沒(méi)能找到對(duì)應(yīng)的方法，那么runtime就會(huì)啟用消息轉(zhuǎn)發(fā)（message forwarding）機(jī)制來(lái)進(jìn)行處理。
首先我們知道，正常情況下我們會(huì)在類(lèi)的@implementation寫(xiě)好方法的實(shí)現(xiàn)代碼，當(dāng)執(zhí)行這個(gè)方法的時(shí)候，runtime最終會(huì)綁定到這段實(shí)現(xiàn)代碼并執(zhí)行它，這是正常的流程。如果沒(méi)有找到對(duì)應(yīng)的實(shí)現(xiàn)代碼，那么runtime會(huì)依次按照下面三個(gè)步驟來(lái)處理這個(gè)消息：
(1)、其實(shí)runtime并不會(huì)立刻就啟動(dòng)消息轉(zhuǎn)發(fā)，首先runtime會(huì)做的是動(dòng)態(tài)方法解析（Dynamic Method Resolution）。它調(diào)用當(dāng)前類(lèi)的類(lèi)方法+resolveInstanceMethod:(處理實(shí)例方法)或+resolveClassMethod:(處理類(lèi)方法)，看看是否在方法中有動(dòng)態(tài)添消息的方法實(shí)現(xiàn)，有則執(zhí)行，無(wú)則繼續(xù)下一步處理；
(2)、如果來(lái)到這一步，才是真正地開(kāi)始消息轉(zhuǎn)發(fā)了。runtime首先會(huì)進(jìn)行快速轉(zhuǎn)發(fā)（Fast Forwarding），它會(huì)調(diào)用當(dāng)前類(lèi)的- (id)forwardingTargetForSelector:方法，看看方法中是否有將此消息轉(zhuǎn)發(fā)給其他類(lèi)的處理，有則將消息轉(zhuǎn)發(fā)給對(duì)應(yīng)處理的類(lèi)，無(wú)則繼續(xù)下一步處理；
(3)、最后runtime會(huì)進(jìn)行完整的消息轉(zhuǎn)發(fā)（Normal Forwarding），它首先會(huì)調(diào)用- (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:方法，如果方法能正常返回一個(gè)NSMethodSignature對(duì)象，那么它就會(huì)創(chuàng)建一個(gè)表示消息的NSInvocation對(duì)象，這個(gè)對(duì)象包含了消息相關(guān)的所有細(xì)節(jié)，然后調(diào)用- (void)forwardInvocation:方法進(jìn)行完整的轉(zhuǎn)發(fā)，如果- (void)forwardInvocation:方法中有對(duì)這個(gè)消息的相關(guān)轉(zhuǎn)發(fā)處理，就將消息轉(zhuǎn)發(fā)給對(duì)應(yīng)的另一類(lèi)進(jìn)行處理處理，如果沒(méi)有，則拋出unrecognized selector sent to instance或者unrecognized selector sent to class的異常信息。
這就是一個(gè)完整的消息轉(zhuǎn)發(fā)處理流程。

10、我們可以通過(guò)@samlaudev的一個(gè)demo驗(yàn)證整個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)程：
(1)、首先定義了一個(gè)Message類(lèi)，并在類(lèi)中定義了一個(gè)實(shí)例方法：

當(dāng)調(diào)用了這個(gè)方法的時(shí)候：

(2)、然后我們首先來(lái)驗(yàn)證第一步：動(dòng)態(tài)方法解析。
將-(void)sendMessage：方法的實(shí)現(xiàn)代碼注掉，同時(shí)添加以下方法：

說(shuō)明runtime執(zhí)行了消息轉(zhuǎn)發(fā)的第一步；
(4)、最后我們來(lái)驗(yàn)證處理的第三步，即是消息轉(zhuǎn)發(fā)的第二步：將消息完整轉(zhuǎn)發(fā)給其他類(lèi)處理。
此時(shí)我們?cè)傩陆ㄒ粋€(gè)類(lèi)MessageNormalForwading，并在MessageNormalForwading類(lèi)中也定義一個(gè)-(void)message:方法：

動(dòng)態(tài)解析類(lèi)方法和類(lèi)型編碼

11、在10(2)所處理的第一步中，如果需要?jiǎng)討B(tài)解析的方法是類(lèi)方法，應(yīng)該怎么處理呢？
我們給Message類(lèi)聲明一個(gè)類(lèi)方法+(void)classSendMessage:并且不做任何實(shí)現(xiàn)，然后需要在Message類(lèi)中添加這樣一個(gè)方法來(lái)處理：

執(zhí)行以下代碼后：

當(dāng)我們添加實(shí)例方法的時(shí)候，class_addMethod()函數(shù)第一個(gè)參數(shù)傳的是[self class]，傳當(dāng)前的類(lèi)；而添加類(lèi)方法的時(shí)候，就需要傳[self class]所屬的類(lèi)，當(dāng)前類(lèi)所屬的類(lèi)，即是元類(lèi)（Meta Class）。
這正是我們?cè)谇拔挠懻撨^(guò)的，在類(lèi)的method_list里添加方法，會(huì)成為它的實(shí)例可調(diào)用的方法，即是這個(gè)類(lèi)的實(shí)例方法；在類(lèi)所屬的元類(lèi)的method_list里添加方法，會(huì)成為元類(lèi)的實(shí)例可調(diào)用的方法，元類(lèi)的實(shí)例即是當(dāng)前類(lèi)，于是成為了這個(gè)類(lèi)的類(lèi)方法。

12、消息轉(zhuǎn)發(fā)能讓一個(gè)類(lèi)通過(guò)把消息傳遞給其他類(lèi)處理，來(lái)處理一些它本來(lái)不能處理的方法，看起來(lái)似乎能模擬“多重繼承”的效果，通過(guò)把不同消息轉(zhuǎn)發(fā)給其他類(lèi)處理模擬了繼承自其他類(lèi)的效果。不過(guò)消息轉(zhuǎn)發(fā)雖然類(lèi)似于繼承，但NSObject的一些方法還是能區(qū)分兩者，如respondsToSelector:和isKindOfClass:只能用于繼承體系，而不能用于轉(zhuǎn)發(fā)鏈。

13、還有一個(gè)地方可以注意一下：在動(dòng)態(tài)方法解析和完整消息轉(zhuǎn)發(fā)中的相關(guān)方法中，都出現(xiàn)了這么一個(gè)字符串："v@*"，這個(gè)字符串是類(lèi)型編碼，它將消息中的方法歸納成幾個(gè)字符串來(lái)表示。
比如上文消息轉(zhuǎn)發(fā)的例子中，消息里的方法是-(void)message:，于是"v@*"中的v表示方法返回值為void，*表示方法的參數(shù)是NSString類(lèi)型的，@則表示隱藏參數(shù)self。
隱藏參數(shù)在類(lèi)型編碼中是可寫(xiě)可不寫(xiě)的，所以考慮到還有另外一個(gè)隱藏參數(shù)_cmd，這個(gè)類(lèi)型編碼寫(xiě)成"v@:*"也是可以的。當(dāng)然直接寫(xiě)成"v*"也沒(méi)問(wèn)題。

參考文檔：
官方文檔
https://github.com/samlaudev/RuntimeDemo
http://www.lxweimin.com/p/25a319aee33d
http://www.cocoachina.com/ios/20141105/10134.html
http://www.cocoachina.com/ios/20141106/10150.html