objective-c中的消息响应机制

学习objective-c必然会接触消息操作，下面就消息的响应过程做一下分析和总结。

首先我们需要了解oc中的3种对象：实例对象；类对象；元类对象。

实例对象中保存着的主要结构有：isa指针，指向其类对象；实例成员变量；还有count引用计数等。

类对象中保存的主要数据结构：isa指针，指向该类的元类对象；super指针，指向父类的类对象；实例方法（’ – ‘ 开头的方法）调用地址映射表；

元类对象保存的主要数据结构：isa指针，指向NSObject的元类对象；super指针，指向父类的元类对象；类方法（’+’开头的方法）调用地址映射表；

当我们向一个对象（不一定是实例对象）发送消息时，首先将通过该对象的isa指针来到对应的另一个对象中（类对象或元类对象），注意：isa指针在整个消息响应的过程中会且仅会使用一次。先查找cache中是否已有对应的函数地址映射，有就直接使用。

注意：每个类对象（包括元类）都有一个独立的cache，用于保存继承链中和自身类中定义的方法。如果对应消息存在于cache中，那它仅稍微慢于函数调用。随着程序的运行所有cache中的方法将动态增长。

如果cache中没有，再查找对象内的dispatch table。若还是没有找到对应的响应函数，则沿着super指针在父类相应对象中进一步查找。

官方文档的示意图如下：



若到根类也没有找到的时候将会向对象发送forwardInvocation：消息，该消息默认调用doesNotRecognizeSelector：方法，该方法将生成一个错误消息表示异常发生。

forwardInvocation：消息定义在NSObject中，用户可以重定义该方法，当被发送不能处理的消息时，就可以将其转发给其他对象，或者自己执行错误处理。

下面举个简单的例子说明一下：

类A与类B的声明如下图



A继承了NSObject，而B继承了A。三个对象间的isa与super_ class指针的指向情况如下图。



此时我们可以做简单调用



注意：其中hash为NSObject的类方法，isProxy为NSObject的实例方法。

1.执行[a isProxy]时，消息首先通过isa指针从A的实例对象（a）到达A的类对象，发现A的类对象中并无对应的方法，于是通过super_class指针到达NSObject的类对象；在NSObject类对象中找到对应的方法并执行成功。

2.[b BClassMethod]之所以出错，因为发送消息首先到达B的类对象（通过isa），而B的类方法存储在B的元类对象中，通过super_class指针无法到达（需第二次通过isa指针，但是该指针在一次消息发送过程中能且只能使用一次）。

3.[B isProxy]的成功执行关键在于NSObject的元类对象的super_class指针指向了NSObject类对象。所以B的元类对象通过super_class找到了对应的实例方法。

4.[[[A class] class] class]:从原理上来说class是可以无限调用的，因为class方法返回isa指针指向的结构，而最终NSObject元类的isa指针指向自身。

总结：

实例对象可以调用自身及祖先的实例方法；但不能调用类方法，因为类方法在元类对象中，需第二次使用isa指针。

类对象可以调用自身及祖先中的类方法，同时还可以调用NSObject（根类）中定义的实例方法（因为所有元类的isa都指向NSObject的元类对象，而NSObject元类对象的super指针指向了NSObject的类对象，类对象中定义了实例方法）。

希望对大家有帮助，如若有误，敬请指正。