面试题：深入分析Objective-C完整消息转发链路对内存管理和性能的影响

Question

从内存管理和性能优化的角度，深入分析Objective-C消息转发机制完整语法链路。例如，在动态方法解析、备用接收者、完整转发这几个阶段，分别对内存的占用和释放有怎样的影响，对程序的性能（如执行效率、资源消耗等）又会产生何种作用？如何根据这些影响在实际开发中进行优化？

Answer 1

1. 动态方法解析阶段

• 内存占用和释放：在此阶段，如果通过resolveInstanceMethod: 或 resolveClassMethod: 动态添加方法实现，会增加代码段的内存占用，因为需要存储新的方法实现代码。一旦方法实现添加成功，后续调用该方法时不会因消息转发产生额外的内存开销。当类销毁时，相关动态添加的方法实现也会随之释放。
• 性能影响：动态解析会引入一定的性能开销，因为需要在运行时查找和添加方法实现。但如果动态添加的方法后续被频繁调用，那么后续直接调用该方法的性能会相对较好，因为避免了后续复杂的消息转发流程。
• 优化建议：尽量减少不必要的动态方法解析，只有在真正需要动态添加方法的场景下使用。可以提前规划好方法调用，在初始化阶段就完成可能的动态方法添加，避免在频繁调用处进行动态解析。

2. 备用接收者阶段

• 内存占用和释放：备用接收者的引入本身不直接增加内存占用，它只是提供了另一个对象来处理未识别的消息。如果备用接收者是一个新创建的对象，那么会增加相应的内存占用。当备用接收者对象生命周期结束时，其占用的内存会被释放。
• 性能影响：查找备用接收者会带来额外的查找开销，因为需要遍历可能的备用接收者列表。如果备用接收者能够处理消息，那么后续执行该消息的性能取决于备用接收者处理该消息的效率。但如果备用接收者也无法处理消息，会进一步进入完整转发阶段，导致性能开销增大。
• 优化建议：合理设计备用接收者逻辑，尽量减少备用接收者的查找次数。可以通过缓存机制记录哪些消息可以由备用接收者处理，避免重复查找。并且确保备用接收者处理消息的逻辑简洁高效。

3. 完整转发阶段

• 内存占用和释放：在完整转发阶段，会创建 NSInvocation 对象，该对象会占用额外的内存，用于封装方法调用的相关信息，如方法选择子、参数等。当 NSInvocation 对象使用完毕后，如果没有被正确释放，会导致内存泄漏。并且此阶段可能涉及到创建临时对象等操作，也会增加内存的临时性占用。
• 性能影响：完整转发是消息转发机制中性能开销最大的阶段。创建 NSInvocation 对象、设置参数以及调用转发目标的方法都需要消耗时间和资源。由于涉及到较多的中间步骤和对象创建，整体执行效率会明显降低。
• 优化建议：尽可能避免进入完整转发阶段。如果无法避免，要确保 NSInvocation 对象及时释放，并且优化转发目标方法的实现。同时，可以对经常转发的消息进行缓存，直接转发到对应的处理方法，减少动态创建 NSInvocation 对象等操作的开销。