面试题：深入剖析Objective-C 消息传递机制中的消息转发流程及应用场景

Question

请深入分析Objective-C消息传递机制中，完整的消息转发流程，包括动态方法解析、备用接收者、完整转发三个阶段的具体操作。同时，结合实际项目经验，举例说明消息转发机制在哪些场景下能够发挥重要作用，带来哪些优势。

Answer 1

消息转发流程

1. 动态方法解析：
   • 当对象接收到无法识别的消息时，首先进入动态方法解析阶段。运行时系统会调用类方法 + (BOOL)resolveInstanceMethod:(SEL)sel（针对实例方法）或 + (BOOL)resolveClassMethod:(SEL)sel（针对类方法）。
   • 在这个方法中，开发者可以通过 class_addMethod 函数向类中动态添加方法实现。如果成功添加方法，返回 YES，则消息传递继续执行新添加的方法；如果返回 NO，则进入备用接收者阶段。
2. 备用接收者：
   • 如果动态方法解析没有处理消息，运行时系统会调用 -(id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector 方法。
   • 该方法返回一个对象，如果返回的对象不为 nil，则将消息转发给这个对象处理，这个对象成为备用接收者。如果返回 nil，则进入完整转发阶段。
3. 完整转发：
   • 首先，运行时系统会调用 -(NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector 方法。
     • 该方法返回一个 NSMethodSignature 对象，描述了被调用方法的参数和返回值类型等信息。如果返回 nil，则会调用 doesNotRecognizeSelector: 方法，程序抛出异常并终止。
   • 若 methodSignatureForSelector: 方法返回了有效的 NSMethodSignature 对象，运行时系统会接着调用 -(void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation 方法。
     • 在这个方法中，开发者可以通过 NSInvocation 对象重新指定消息的目标对象，修改参数，然后调用 invokeWithTarget: 方法来执行消息。

实际项目场景及优势

1. 场景一：代理模式的实现
   • 场景描述：在一个 iOS 应用开发项目中，例如一个自定义视图需要将某些事件通知给它的上级视图控制器。
   • 优势：可以通过消息转发机制实现类似代理的功能。自定义视图可以将未处理的消息转发给它的代理对象（通常是上级视图控制器）。这样做的优势在于，代码结构更加清晰，自定义视图和代理对象之间的耦合度降低。视图专注于自身的绘制和交互逻辑，而代理对象专注于处理视图传递过来的事件，提高了代码的可维护性和可扩展性。
2. 场景二：模拟多继承
   • 场景描述：在一个复杂的 iOS 应用中，某个类可能需要复用多个其他类的功能，但 Objective - C 不支持多继承。
   • 优势：通过消息转发机制，这个类可以将无法处理的消息转发给多个不同功能的类。例如，一个 HybridViewController 类可能需要复用 NetworkManager 类的网络请求功能和 DataParser 类的数据解析功能。它可以在 forwardingTargetForSelector: 方法中根据不同的选择器（SEL），将消息转发给 NetworkManager 或 DataParser 实例，从而实现类似多继承的效果，避免了类层次结构的复杂性，提高了代码的复用性。
3. 场景三：异常处理和调试
   • 场景描述：在开发大型 iOS 项目时，可能会存在一些未处理的消息发送情况。
   • 优势：在完整转发阶段，如果 methodSignatureForSelector: 返回 nil，会调用 doesNotRecognizeSelector: 方法。开发者可以在这个方法中进行异常捕获和日志记录，方便定位和修复问题。同时，在 forwardInvocation: 方法中，可以对转发的消息进行一些额外的处理，如记录方法调用的参数和返回值，用于调试和性能分析。