Method Swizzle

1、AOP编程思想

1.1、AOP是什么

AOP(Aspect Oriented Programming)直译为面向切面编程。假设把应用程序想象成一个长方体，OOP就是纵向划分系统，把系统分成很多个业务模块，如用户管理，产品展示等模块；AOP横向划分系统，提取各个业务模块可能要重复操作的部分。
AOP编程的原理是在不更改正常的业务处理流程的前提下，通过生成一个动态代理类，从而实现对目标对象嵌入附加的操作。AOP是OOP的一个补充。

1.2、AOP的使用场景

AOP最常见的使用场景：日志记录、性能统计、安全控制、事务处理、异常处理、调试等。这些事务琐碎，跟主要业务逻辑无关，在很多地方都有，又很难抽象出来单独的模块。

比如，最常见的用户习惯统计。最简单的思路是：在viewDidAppear和viewDidDisappear两个方法中，分别调用对应的第三方接口来实现页面驻留时长统计。
但是这部分代码并不涉及页面逻辑，而且app中的统计事件代码会散布在各个viewcontroller中,你可能会忘记自己添加的统计事件，也会不利于统计相关的修改。
这时候，我们就会想把类似通用的代码从业务逻辑中分离出去，整合到一块。

2、Method Swizzling

2.1、Method Swizzling是什么

在iOS中实现AOP编程思想的一种方式是Method Swizzling。Method Swizzling利用Runtime特性把一个方法的实现和另一个方法的实现进行替换，在程序运行时修改Dispatch Table里SEL和IMP的映射关系。
通过 swizzling method 改变目标函数的 selector 所指向的实现，然后在新的实现中实现附加的操作，完成之后再调用原来的处理逻辑。

2.2、Method Swizzling的优势

• 继承：修改多，无法保证他人一定继承基类
• 类别：类别中重写方法会覆盖原来的实现，大多时候，重写一个方法是为了添加一些代码，而不是完全取代它。如果两个类别都实现了相同的方法，只有一个类别的方法会被调用到。
• AOP优势：减少切面业务的重复编码，减少与其他业务的耦合，把琐碎事务从主业务中分离。

2.3、实现方案

• swizzling method的实现原理这里不再说明，相关知识：Objective-C调用方法的原理(包括消息解析与转发)。
• 最常见的：在+(void)load中自己实现swizzling method的代码。
• Github 上有一个基于 swizzling method 的开源框架 Aspects：Aspects是NSObject的Category，任何NSObject类要hook实例方法或者类方法，只需调用Aspects提供的一个简单方法，就可以实现hook，并且可以安排附加代码的执行时机。

3、常见的实现

3.1、普通类的swizzling

关键代码与注释:

+ (void)load
{
    static dispatch_once_t onceToken;
    dispatch_once(&onceToken, ^{
        Method originalMethod = class_getInstanceMethod([self class], @selector(testMethod));
        Method swizzleMethod = class_getInstanceMethod([self class
                                                        ],@selector(swizzle_testMethod));
/**************第一种替换方式**********/
        // 如果当前类没有实现名为originalSelector的方法，originalMethod如果不为空，拿到的则是其父类的名为originalSelector的方法的IMP，这里先给当前类新增originalSelector的IMP，对应的IMP是swizzleMethod中的IMP
        BOOL didAddMethod = class_addMethod([self class], @selector(testMethod), method_getImplementation(swizzleMethod), method_getTypeEncoding(swizzleMethod));
        if (didAddMethod) {// 如果当前类已经有名为originalSelector的实现，则返回NO
            // 将swizzleSelector的IMP替换成父类originalSelector的IMP。
            class_replaceMethod([self class], @selector(swizzle_testMethod), method_getImplementation(originalMethod), method_getTypeEncoding(originalMethod));
        } else {
            // 如果当前类都有实现待替换的两个方法，直接交换
          //   这两个参数没有先后顺序
            method_exchangeImplementations(originalMethod, swizzleMethod);
        }
 /**************第二种替换方式，有问题，不要用**********/
        // class_replaceMethod这个方法的效果：
        // 如果在当前类有对应的实现，执行method_setImplementation
        // 如果当前类没有对应的实现，执行class_addMethod
        // 这儿的先后顺序是有讲究的,应该优先把新的方法指定原IMP,再修改原有的方法的IMP
        // 如果先执行原方法指向新的IMP,那么在执行完瞬间方法被调用容易引发死循环，这样的顺序至少保证如果没有hook成功，也只是调用原来的实现，不会出现死循环
/////error///////// 这段代码有问题，hook自己写的testMethod，无法输出附加的代码
/////error/////////  而且如果父类同时也写了一样的swizzle的代码，hook会被抵消
//        class_replaceMethod([self class], @selector(swizzle_testMethod), method_getImplementation(originalMethod), method_getTypeEncoding(originalMethod));
//        class_replaceMethod([self class], @selector(testMethod), method_getImplementation(swizzleMethod), method_getTypeEncoding(swizzleMethod));
    });
}

3.2、类簇类的swizzling

在Objective-C中有一些类叫类簇，比如:NSNumber、NSArray和NSMutableArray等。
何为类簇，类簇其实是抽象工厂模式的实现，比如NSArray并不是一个具体类，其实它是一个抽象类，它对外提供了统一访问的接口，它的真实的类型会根据具体情况创建。
所以，我们在给类簇类做method swizzle并不能用[self class]获得其真实的类名。
比如，我们可以通过以下代码来得到NSMutableArray的真实类型：

object_getClass([[NSMutableArray alloc] init]);
objc_getClass("__NSArrayM");

上面代码中__NSArrayM是NSMutableArray的真实类名；
对应的一些常见类簇的真实类名：

类	真实类名
NSArray	__NSArrayI
NSMutableArray	__NSArrayM
NSDictionary	__NSDictionary
NSMutableDictionaary	__NSDictionaryM

3.3、为什么在+load()方法中实现swizzling

• load在源文件被程序装载时自动调用(并不能手动调用，与该类是否被使用无关)，在main()之前执行。
• 当子类重写了load，并且子类的类别重写了load，load的调用顺序：父类、子类、子类类别。
• 如果有多个子类category都重写了load，每个子类category的load都会被调用一次。
• 如果子类没有重写load，子类的默认load不会去调用父类的load，这里与正常的继承不一样。
• 可以根据Compile Sources的装载顺序，简单地判断各个类load的调用顺序，但是有继承关系的类，顺序为父类的方法先调用。
• 一般来说，除了method swizzle，其他的逻辑尽量不要不要放在load中，该方法中的逻辑尽量简单。
• 这里补充说一下initialize这个方法：第一次给一个类发送消息，调用initialize(与是否使用相关)，只会调用一次，initialize和load的顺序没有固定先后；不能显示调用initialize，即使子类没有重写该方法，子类的默认initialize也会调用其父类的initialize；主要用来对一些不方便在编译器初始化的对象赋值，编译时期没有runtime。
• load和initialize内部都使用了锁，都是现成安全的。

3.4、为什么swizzling的实现要放在dispatch_once中

什么情况下，+load会被调用两次？

3.5、第三方jrswizzle

4、使用消息转发实现(分析Aspect源码)

4.1、Aspect源码的实现思路

对于待 hook 的 selector，将其指向 objc_msgForward / _objc_msgForward_stret；同时生成一个新的 aliasSelector 指向原来的 IMP，并且 hook 住 forwardInvocation 函数，使他指向自己的实现。

当被 hook 的 selector 被执行的时候，首先根据 selector 找到了 objc_msgForward / _objc_msgForward_stret ,而这个会触发消息转发，从而进入 forwardInvocation。同时由于 forwardInvocation 的指向也被修改了，因此会转入新的 forwardInvocation 函数，在里面执行需要嵌入的附加代码，完成之后，再转回原来的 IMP。

Aspect源码的关键流程：

4.2、Aspect源码的简单介绍

• AspectOptions枚举类型，表示block执行的时机。
• AspectsContainer表示对象或者类的所有的 Aspects 整体情况。
• AspectIdentifier表示一个 Aspect 的具体内容，包含了单个的 aspect 的具体信息，包括执行时机，要执行 block 所需要用到的具体信息：包括方法签名、参数等等。
• AspectInfo表示一个 Aspect 执行环境，主要是 NSInvocation 信息。

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• Glow:Method Swizzling 和 AOP 实践
• iOS黑魔法-Method Swizzling
• Method Swizzling的各种姿势
• 细说OC中的load和initialize方法
• WeRead:面向切面编程之 Aspects 源码解析及应用