内容简介:就拿我们公司项目来说吧,我们公司是做导航的,而且项目规模比较大,各个控制器功能都已经实现。突然有一天老大过来,说我们要在所有页面添加统计功能,也就是用户进入这个页面就统计一次。我们会想到下面的一些方法:直接简单粗暴的在每个控制器中加入统计,复制、粘贴、复制、粘贴... 上面这种方法太Low了,消耗时间而且以后非常难以维护,会让后面的开发人员骂死的。我们可以使用
就拿我们公司项目来说吧,我们公司是做导航的,而且项目规模比较大,各个控制器功能都已经实现。突然有一天老大过来,说我们要在所有页面添加统计功能,也就是用户进入这个页面就统计一次。我们会想到下面的一些方法:
手动添加
直接简单粗暴的在每个控制器中加入统计,复制、粘贴、复制、粘贴... 上面这种方法太Low了,消耗时间而且以后非常难以维护,会让后面的开发人员骂死的。
继承
我们可以使用 OOP
的特性之一,继承的方式来解决这个问题。创建一个基类,在这个基类中添加统计方法,其他类都继承自这个基类。
然而,这种方式修改还是很大,而且定制性很差。以后有新人加入之后,都要嘱咐其继承自这个基类,所以这种方式并不可取。
Category
我们可以为 UIViewController
建一个 Category
,然后在所有控制器中引入这个 Category
。当然我们也可以添加一个 PCH
文件,然后将这个 Category
添加到 PCH
文件中。
我们创建一个 Category
来覆盖系统方法,系统会优先调用 Category
中的代码,然后在调用原类中的代码。
我们可以通过下面的这段伪代码来看一下:
#import "UIViewController+EventGather.h" @implementation UIViewController (EventGather) - (void)viewDidLoad { NSLog(@"页面统计:%@", self); } @end 复制代码
Method Swizzling
我们可以使用苹果的“黑魔法” Method Swizzling
, Method Swizzling
本质上就是对 IMP
和 SEL
进行交换。
Method Swizzling原理
Method Swizzing
是发生在运行时的,主要用于在运行时将两个 Method
进行交换,我们可以将 Method Swizzling
代码写到任何地方,但是只有在这段 Method Swilzzling
代码执行完毕之后互换才起作用。
而且 Method Swizzling
也是__iOS__中 AOP
(面相切面编程)的一种实现方式,我们可以利用苹果这一特性来实现 AOP
编程。
原理分析
首先,让我们通过两张图片来了解一下 Method Swizzling
的实现原理
上面图一中 selector2
原本对应着 IMP2
,但是为了更方便的实现特定业务需求,我们在图二中添加了 selector3
和 IMP3
,并且让 selector2
指向了 IMP3
,而 selector3
则指向了 IMP2
,这样就实现了“方法互换”。
在 OC
语言的 runtime
特性中,调用一个对象的方法就是给这个对象发送消息。是通过查找接收消息对象的方法列表,从方法列表中查找对应的 SEL
,这个 SEL
对应着一个 IMP
(一个 IMP
可以对应多个 SEL
),通过这个 IMP
找到对应的方法调用。
在每个类中都有一个 Dispatch Table
,这个 Dispatch Table
本质是将类中的 SEL
和 IMP
(可以理解为函数指针)进行对应。而我们的 Method Swizzling
就是对这个 table
进行了操作,让 SEL
对应另一个 IMP
。
Method Swizzling使用
在实现 Method Swizzling
时,核心代码主要就是一个 runtime
的C语言API:
OBJC_EXPORT void method_exchangeImplementations(Method m1, Method m2) __OSX_AVAILABLE_STARTING(__MAC_10_5, __IPHONE_2_0); 复制代码
代码示例
就拿上面我们说的页面统计的需求来说吧,这个需求在很多公司都很常见,我们下面的Demo就通过 Method Swizzling
简单的实现这个需求。
我们先给 UIViewController
添加一个 Category
,然后在 Category
中的 +(void)load
方法中添加 Method Swizzling
方法,我们用来替换的方法也写在这个 Category
中。由于 load
类方法是程序运行时这个类被加载到内存中就调用的一个方法,执行比较早,并且不需要我们手动调用。而且这个方法具有唯一性,也就是只会被调用一次,不用担心资源抢夺的问题。
定义 Method Swizzling
中我们自定义的方法时,需要注意尽量加前缀,以防止和其他地方命名冲突, Method Swizzling
的替换方法命名一定要是唯一的,至少在被替换的类中必须是唯一的。
#import "UIViewController+swizzling.h" #import <objc/runtime.h> @implementation UIViewController (swizzling) + (void)load { // 通过class_getInstanceMethod()函数从当前对象中的method list获取method结构体,如果是类方法就使用class_getClassMethod()函数获取。 Method fromMethod = class_getInstanceMethod([self class], @selector(viewDidLoad)); Method toMethod = class_getInstanceMethod([self class], @selector(swizzlingViewDidLoad)); /** 我们在这里使用class_addMethod()函数对Method Swizzling做了一层验证,如果self没有实现被交换的方法,会导致失败。 而且self没有交换的方法实现,但是父类有这个方法,这样就会调用父类的方法,结果就不是我们想要的结果了。 所以我们在这里通过class_addMethod()的验证,如果self实现了这个方法,class_addMethod()函数将会返回NO,我们就可以对其进行交换了。 */ if (!class_addMethod([self class], @selector(swizzlingViewDidLoad), method_getImplementation(toMethod), method_getTypeEncoding(toMethod))) { method_exchangeImplementations(fromMethod, toMethod); } } // 我们自己实现的方法,也就是和self的viewDidLoad方法进行交换的方法。 - (void)swizzlingViewDidLoad { NSString *str = [NSString stringWithFormat:@"%@", self.class]; // 我们在这里加一个判断,将系统的UIViewController的对象剔除掉 if(![str containsString:@"UI"]){ NSLog(@"统计打点 : %@", self.class); } [self swizzlingViewDidLoad]; } @end 复制代码
看到上面的代码,肯定有人会问:楼主,你太粗心了,你在 swizzlingViewDidLoad
方法中又调用了 [self swizzlingViewDidLoad];
,这难道不会产生递归调用吗? 答:然而....并不会:smirk:。
还记得我们上面的图一和图二吗? Method Swizzling
的实现原理可以理解为”方法互换“。假设我们将A和B两个方法进行互换,向A方法发送消息时执行的却是B方法,向B方法发送消息时执行的是A方法。
例如我们上面的代码,系统调用 UIViewController
的 viewDidLoad
方法时,实际上执行的是我们实现的 swizzlingViewDidLoad
方法。而我们在 swizzlingViewDidLoad
方法内部调用 [self swizzlingViewDidLoad];
时,执行的是 UIViewController
的 viewDidLoad
方法。
Method Swizzling类簇
之前我也说到,在我们项目开发过程中,经常因为 NSArray
数组越界或者 NSDictionary
的 key
或者 value
值为 nil
等问题导致的崩溃,对于这些问题苹果并不会报一个警告,而是直接崩溃,感觉苹果这样确实有点“太狠了”。
由此,我们可以根据上面所学,对 NSArray
、 NSMutableArray
、 NSDictionary
、 NSMutableDictionary
等类进行 Method Swizzling
,实现方式还是按照上面的例子来做。但是....你发现 Method Swizzling
根本就不起作用,代码也没写错啊,到底是什么鬼?
这是因为 Method Swizzling
对 NSArray
这些的类簇是不起作用的。因为这些类簇类,其实是一种抽象工厂的设计模式。抽象工厂内部有很多其它继承自当前类的子类,抽象工厂类会根据不同情况,创建不同的抽象对象来进行使用。例如我们调用 NSArray
的 objectAtIndex:
方法,这个类会在方法内部判断,内部创建不同抽象类进行操作。
所以也就是我们对 NSArray
类进行操作其实只是对父类进行了操作,在 NSArray
内部会创建其他子类来执行操作,真正执行操作的并不是 NSArray
自身,所以我们应该对其“真身”进行操作。
代码示例
下面我们实现了防止 NSArray
因为调用 objectAtIndex:
方法,取下标时数组越界导致的崩溃:
#import "NSArray+LXZArray.h" #import "objc/runtime.h" @implementation NSArray (LXZArray) + (void)load { Method fromMethod = class_getInstanceMethod(objc_getClass("__NSArrayI"), @selector(objectAtIndex:)); Method toMethod = class_getInstanceMethod(objc_getClass("__NSArrayI"), @selector(lxz_objectAtIndex:)); method_exchangeImplementations(fromMethod, toMethod); } - (id)lxz_objectAtIndex:(NSUInteger)index { if (self.count-1 < index) { // 这里做一下异常处理,不然都不知道出错了。 @try { return [self lxz_objectAtIndex:index]; } @catch (NSException *exception) { // 在崩溃后会打印崩溃信息,方便我们调试。 NSLog(@"---------- %s Crash Because Method %s ----------\n", class_getName(self.class), __func__); NSLog(@"%@", [exception callStackSymbols]); return nil; } @finally {} } else { return [self lxz_objectAtIndex:index]; } } @end 复制代码
大家发现了吗, __NSArrayI
才是 NSArray
真正的类,而 NSMutableArray
又不一样:joy:。我们可以通过 runtime
函数获取真正的类:
objc_getClass("__NSArrayI"); 复制代码
举例
下面我们列举一些常用的类簇的“真身”:
类 | “真身” |
---|---|
NSArray | __NSArrayI |
NSMutableArray | __NSArrayM |
NSDictionary | __NSDictionaryI |
NSMutableDictionary | __NSDictionaryM |
其他自行Google....
JRSwizzle
在项目中我们肯定会在很多地方用到 Method Swizzling
,而且在使用这个特性时有很多需要注意的地方。我们可以将 Method Swizzling
封装起来,也可以使用一些比较成熟的第三方。 在这里我推荐__Github__上星最多的一个第三方- jrswizzle
里面核心就两个类,代码看起来非常清爽。
#import <Foundation/Foundation.h> @interface NSObject (JRSwizzle) + (BOOL)jr_swizzleMethod:(SEL)origSel_ withMethod:(SEL)altSel_ error:(NSError**)error_; + (BOOL)jr_swizzleClassMethod:(SEL)origSel_ withClassMethod:(SEL)altSel_ error:(NSError**)error_; @end // MethodSwizzle类 #import <objc/objc.h> BOOL ClassMethodSwizzle(Class klass, SEL origSel, SEL altSel); BOOL MethodSwizzle(Class klass, SEL origSel, SEL altSel); 复制代码
Method Swizzling 错误剖析
在上面的例子中,如果只是单独对 NSArray
或 NSMutableArray
中的单个类进行 Method Swizzling
,是可以正常使用并且不会发生异常的。如果进行 Method Swizzling
的类中,有两个类有继承关系的,并且 Swizzling
了同一个方法。例如同时对 NSArray
和 NSMutableArray
中的 objectAtIndex:
方法都进行了 Swizzling
,这样可能会导致父类 Swizzling
失效的问题。
对于这种问题主要是两个原因导致的,首先是不要在 + (void)load
方法中调用 [super load]
方法,这会导致父类的 Swizzling
被重复执行两次,这样父类的 Swizzling
就会失效。例如下面的两张图片,你会发现由于 NSMutableArray
调用了 [super load]
导致父类 NSArray
的 Swizzling
代码被执行了两次。
错误代码:
#import "NSMutableArray+LXZArrayM.h" @implementation NSMutableArray (LXZArrayM) + (void)load { // 这里不应该调用super,会导致父类被重复Swizzling [super load]; Method fromMethod = class_getInstanceMethod(objc_getClass("__NSArrayM"), @selector(objectAtIndex:)); Method toMethod = class_getInstanceMethod(objc_getClass("__NSArrayM"), @selector(lxz_objectAtIndexM:)); method_exchangeImplementations(fromMethod, toMethod); } 复制代码
这里由于在子类中调用了super,导致NSMutableArray执行时,父类NSArray也被执行了一次。
父类NSArray执行了第二次Swizzling,这时候就会出现问题,后面会讲具体原因。
这样就会导致程序运行过程中,子类调用 Swizzling
的方法是没有问题的,父类调用同一个方法就会发现 Swizzling
失效了.....具体原因我们后面讲!
还有一个原因就是因为代码逻辑导致 Swizzling
代码被执行了多次,这也会导致 Swizzling
失效,其实原理和上面的问题是一样的,我们下面讲讲为什么会出现这个问题。
问题原因
我们上面提到过 Method Swizzling
的实现原理就是对类的 Dispatch Table
进行操作,每进行一次 Swizzling
就交换一次 SEL
和 IMP
(可以理解为函数指针),如果 Swizzling
被执行了多次,就相当于 SEL
和 IMP
被交换了多次。这就会导致第一次执行成功交换了、第二次执行又换回去了、第三次执行.....这样换来换去的结果,能不能成功就看运气了:smile:,这也是好多人说 Method Swizzling
不好用的原因之一。
一图胜千言:
从这张图中我们也可以看出问题产生的原因了,就是 Swizzling
的代码被重复执行,为了避免这样的原因出现,我们可以通过__GCD__的 dispatch_once
函数来解决,利用 dispatch_once
函数内代码只会执行一次的特性。
在每个 Method Swizzling
的地方,加上 dispatch_once
函数保证代码只被执行一次。当然在实际使用中也可以对下面代码进行封装,这里只是给一个示例代码。
#import "NSMutableArray+LXZArrayM.h" @implementation NSMutableArray (LXZArrayM) + (void)load { static dispatch_once_t onceToken; dispatch_once(&onceToken, ^{ Method fromMethod = class_getInstanceMethod(objc_getClass("__NSArrayM"), @selector(objectAtIndex:)); Method toMethod = class_getInstanceMethod(objc_getClass("__NSArrayM"), @selector(lxz_objectAtIndexM:)); method_exchangeImplementations(fromMethod, toMethod); }); } 复制代码
这里还要告诉大家一个调试小技巧,已经知道的可以略过:blush:。我们之前说过 IMP
本质上就是函数指针,所以我们可以通过打印函数指针的方式,查看 SEL
和 IMP
的交换流程。
先来一段测试代码
Method fromMethod = class_getInstanceMethod(objc_getClass("__NSArrayI"), @selector(objectAtIndex:)); Method toMethod = class_getInstanceMethod(objc_getClass("__NSArrayI"), @selector(lxz_objectAtIndex:)); NSLog(@"%p", method_getImplementation(fromMethod)); NSLog(@"%p", method_getImplementation(toMethod)); method_exchangeImplementations(fromMethod, toMethod); NSLog(@"%p", method_getImplementation(fromMethod)); NSLog(@"%p", method_getImplementation(toMethod)); method_exchangeImplementations(fromMethod, toMethod); NSLog(@"%p", method_getImplementation(fromMethod)); NSLog(@"%p", method_getImplementation(toMethod)); method_exchangeImplementations(fromMethod, toMethod); NSLog(@"%p", method_getImplementation(fromMethod)); NSLog(@"%p", method_getImplementation(toMethod)); 复制代码
看到这个打印结果,大家应该明白什么问题了吧:
2016-04-13 14:16:33.477 [16314:4979302] 0x1851b7020 2016-04-13 14:16:33.479 [16314:4979302] 0x1000fb3c8 2016-04-13 14:16:33.479 [16314:4979302] 0x1000fb3c8 2016-04-13 14:16:33.480 [16314:4979302] 0x1851b7020 2016-04-13 14:16:33.480 [16314:4979302] 0x1851b7020 2016-04-13 14:16:33.480 [16314:4979302] 0x1000fb3c8 2016-04-13 14:16:33.481 [16314:4979302] 0x1000fb3c8 2016-04-13 14:16:33.481 [16314:4979302] 0x1851b7020 复制代码
Method Swizzling源码分析
下面是 Method Swizzling
的实现源码,从源码来看,其实内部实现很简单。核心代码就是交换两个 Method
的 imp
函数指针,这也就是方法被 swizzling
多次,可能会被换回去的原因,因为每次调用都会执行一次交换操作。
void method_exchangeImplementations(Method m1, Method m2) { if (!m1 || !m2) return; rwlock_writer_t lock(runtimeLock); IMP m1_imp = m1->imp; m1->imp = m2->imp; m2->imp = m1_imp; flushCaches(nil); updateCustomRR_AWZ(nil, m1); updateCustomRR_AWZ(nil, m2); } 复制代码
Method Swizzling危险吗?
既然 Method Swizzling
可以对这个类的 Dispatch Table
进行操作,操作后的结果对所有当前类及子类都会产生影响,所以有人认为 Method Swizzling
是一种危险的技术,用不好很容易导致一些不可预见的__bug__,这些__bug__一般都是非常难发现和调试的。
这个问题可以引用念茜大神的一句话: 使用 Method Swizzling 编程就好比切菜时使用锋利的刀,一些人因为担心切到自己所以害怕锋利的刀具,可是事实上,使用钝刀往往更容易出事,而利刀更为安全。
在这个 Demo
中通过 Method Swizzling
,简单实现了一个崩溃拦截功能。实现方式就是将原方法 Swizzling
为自己定义的方法,在执行时先在自己方法中做判断,根据是否异常再做下一步处理。
Demo
只是来辅助读者更好的理解文章中的内容, 应该博客结合 Demo
一起学习,只看 Demo
还是不能理解更深层的原理 。 Demo
中代码都会有注释,各位可以打断点跟着 Demo
执行流程走一遍,看看各个阶段变量的值。
Demo地址: 刘小壮的Github
简书由于排版的问题,阅读体验并不好,布局、图片显示、代码等很多问题。所以建议到我 Github
上,下载 Runtime PDF
合集。把所有 Runtime
文章总计九篇,都写在这个 PDF
中,而且左侧有目录,方便阅读。
下载地址: Runtime PDF 麻烦各位大佬点个赞,谢谢!:grin:
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