Objective-C（OC）的消息机制是其最核心、最具特色的运行时特性之一。与 C++ 或 Java 等语言在编译期绑定方法调用不同，OC 的方法调用是在运行时动态解析的，这种机制称为 消息传递（Message Passing）。
一、什么是消息机制？
在 OC 中，调用一个方法实际上是在向对象发送一条消息。例如：
[receiver doSomething];
这行代码在编译时不会直接生成函数调用指令，而是被转换为对运行时函数 objc_msgSend 的调用：
objc_msgSend(receiver, @selector(doSomething));
✅ 关键点：方法调用 = 发送消息 → 运行时动态查找实现（IMP）
二、消息发送的完整流程
当向一个对象发送消息时，Runtime 会按以下顺序处理：
1. 快速查找（Fast Path）
通过
receiver->isa获取类。在该类的 方法缓存（cache_t） 中查找
SEL（方法名）对应的实现（IMP）。如果命中缓存（常见于频繁调用的方法），直接跳转执行，效率极高。
2. 慢速查找（Slow Path）
如果缓存未命中：
遍历当前类的 方法列表（method list）。
若未找到，则通过
class->superclass沿着继承链向上查找（父类 → 祖父类 → … → NSObject）。找到后，将方法加入缓存，再调用。
3. 动态方法解析（Dynamic Method Resolution）
如果继承链中都找不到该方法：
Runtime 会调用
+resolveInstanceMethod:（实例方法）或+resolveClassMethod:（类方法）。开发者可在此阶段动态添加方法实现（使用
class_addMethod）。
+ (bool)resolveInstanceMethod:(SEL)sel {
if (sel == @selector(dynamicMethod:)) {
class_addMethod(self, sel, (IMP)dynamicImplementation, "v@:@");
return YES;
}
return [super resolveInstanceMethod:sel];
}
4. 消息转发（Message Forwarding）
如果仍无法解析，则进入转发阶段，分两步：
a. 备援接收者（Fast Forwarding）
调用
-forwardingTargetForSelector:可返回另一个能响应该消息的对象，Runtime 会直接将消息转发给它。
优点：开销小，不创建
NSInvocation。
- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector {
if (aSelector == @selector(specialMethod)) {
return self.helperObject; // 由 helper 处理
}
return [super forwardingTargetForSelector:aSelector];
}
b. 完整消息转发（Full Forwarding）
如果上一步返回 nil，则：
调用
-methodSignatureForSelector:获取方法签名（必须实现，否则 crash）。创建
NSInvocation对象，封装 target、selector、参数。调用
-forwardInvocation:，开发者可自定义处理逻辑（如记录日志、网络调用等）。
- (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)aSelector {
if (/* 可处理 */) {
return [NSMethodSignature signatureWithObjCTypes:"v@:@"];
}
return [super methodSignatureForSelector:aSelector];
}
- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)anInvocation {
SEL sel = [anInvocation selector];
if ([self.helper respondsToSelector:sel]) {
[anInvocation invokeWithTarget:self.helper];
} else {
[super forwardInvocation:anInvocation];
}
}
⚠️ 如果以上所有步骤都失败，程序会抛出 unrecognized selector sent to instance 异常并 crash。
三、消息机制的核心数据结构
四、消息机制的优势与代价
✅ 优势
高度动态性：支持运行时添加/替换方法（Method Swizzling）、KVO、Core Data 等。
灵活转发：可实现代理、消息代理、远程调用等高级模式。
解耦设计：发送者无需知道接收者是否能响应消息。
❌ 代价
性能开销：相比静态调用，消息发送有查找、缓存、可能的转发开销。
安全性降低：编译器无法检查方法是否存在（需依赖 Clang 警告或静态分析）。
💡 优化：现代 Runtime 使用 缓存（bucket hash table） 和 tagged pointer / inline cache 技术，使消息发送速度接近虚函数调用。
五、常见应用场景
KVO（Key-Value Observing）：通过 isa-swizzling 动态生成子类并重写 setter。
Method Swizzling：交换方法实现，用于埋点、日志、修复 bug。
响应式编程（如 ReactiveCocoa）：利用消息转发实现信号链。
JSON 模型转换：通过
setValue:forKey:利用 KVC（基于消息机制）自动赋值。
六、总结
OC 的消息机制 = 动态绑定 + 缓存优化 + 失败容错（解析/转发）
流程图简化如下：
[receiver message]
↓
objc_msgSend(receiver, SEL)
↓
1. 查缓存 → 命中？→ 执行 IMP
↓ 否
2. 查方法列表 → 找到？→ 缓存 + 执行
↓ 否
3. 沿 superclass 链向上查找
↓ 未找到
4. +resolveInstanceMethod:
↓ 未解决
5. -forwardingTargetForSelector:
↓ 返回 nil
6. -methodSignatureForSelector: → 创建 NSInvocation
↓
7. -forwardInvocation:
↓ 仍失败
8. unrecognized selector exception → crash
理解消息机制，是掌握 Objective-C 高级特性和调试疑难问题的关键。