Aspects简介：
Aspects github地址：https://github.com/steipete/Aspects.git
Aspect是一个基于metho swizzing的iOS函数替换的第三方库，他可以很好的实现勾取一个类或者一个对象的某个方法，这个库对外的两个重要接口声明如下：
通过这两个函数可以很好得对某一个类的所有实例和某一个实例的对应方法进行拦截。
一个应用案例：要对用户的页面轨迹进行统计，也即用户每次进入到一个控制器调用viewWillAppear函数时进行相应的处理，现在有以下处理方式：
1.在每一个自定义的控制器的viewWillAppear函数添加处理代码。
2.自定义一个集成于UIViewController的基类，在viewWillAppear添加处理代码，然后只有所有的需要统计的控制器都继承自这个基类控制器。
3.使用Aspects来勾取UIViewController类的viewWillAppear方法，在勾取的函数里添加代码。
方式1：代码重复太多，需要修改的地方较多，不易维护。
方式2：由于要所有的类都继承自自定义基类，需要额外的沟通成本，不可取。
方式3：可以使用自定义类并重写+ load方法来实现功能，所有以前写的代码不用修改一行，只需继承自UIViewController就可实现功能，这种思想有个专业术语叫AOP，即面向切片编程。
AOP是针对业务处理过程中的切面进行提取，它所面对的是处理过程中的某个步骤或阶段，以获得逻辑过程中各部分之间低耦合性的隔离效果。
实现原理
基于消息转发
先要了解下runtime的消息转发机制：
当向一个对象发送消息的时候，在这个对象的类继承体系中没有找到该方法的时候，就会Crash掉，抛出* unrecognized selector sent to …异常信息，但是在抛出这个异常前其实还是可以拯救的，Crash之前会依次执行下面的方法：
1.resolveInstanceMethod(或resolveClassMethod)：实现该方法，可以通过class_addMethod添加方法，返回YES的话系统在运行时就会重新启动一次消息发送的过程，NO的话会继续执行下一个方法。
2.forwardingTargetForSelector：实现该方法可以将消息转发给其他对象，只要这个方法返回的不是nil或self，也会重启消息发送的过程，把这消息转发给其他对象来处理。
3.methodSignatureForSelector：会去获取一个方法签名，如果没有获取到的话就回直接挑用doesNotRecognizeSelector，如果能获取的话系统就会创建一个NSlnvocation传给forwardInvocation方法。
4.forwardInvocation：该方法是上一个步传进来的NSlnvocation，然后调用NSlnvocation的invokeWithTarget方法，转发到对应的Target。
5.doesNotRecognizeSelector：抛出unrecognized selector sent to …异常。
整体原理
讲了几种消息转发的方法，Aspects主要是利用了forwardInvocation进行转发，Aspects其实利用和kvo类似的原理，通过动态创建子类的方式，把对应的对象isa指针指向创建的子类，然后把子类的forwardInvocation的IMP替成__ASPECTS_ARE_BEING_CALLED__，假设要hook的方法名XX,在子类中添加一个Aspects_XX的方法，然后将Aspects_XX的IMP指向原来的XX方法的IMP，这样方便后面调用原始的方法，再把要hook的方法XX的IMP指向_objc_msgForward，这样就进入了消息转发流程，而forwardInvocation的IMP被替换成了__ASPECTS_ARE_BEING_CALLED__，这样就会进入__ASPECTS_ARE_BEING_CALLED__进行拦截处理，这样整个流程大概结束。
代码解析
主要讲下核心的模块:
typedef NS_OPTIONS(NSUInteger, AspectOptions) {
AspectPositionAfter = 0, /// Called after the original implementation (default)
AspectPositionInstead = 1, /// Will replace the original implementation.
AspectPositionBefore = 2, /// Called before the original implementation.
AspectOptionAutomaticRemoval = 1 << 3 /// Will remove the hook after the first execution.
};
AspectOptions提供各种姿势，前插、后插、整个方法替换都行
static void aspect_performLocked(dispatch_block_t block) {
static OSSpinLock aspect_lock = OS_SPINLOCK_INIT;
OSSpinLockLock(&aspect_lock);
block();
OSSpinLockUnlock(&aspect_lock);
}
在aspect_add、aspect_remove方法里面用了aspect_performLocked，而aspect_performLocked方法用了OSSpinLockLock加锁机制，保证线程安全并且性能高。不过这种锁已经不在安全（新版iOS废弃），主要原因发生在低优先级线程拿到锁时，高优先级线程进入忙等(busy-wait)状态，消耗大量 CPU 时间，从而导致低优先级线程拿不到 CPU 时间，也就无法完成任务并释放锁。这种问题被称为优先级反转。
static Class aspect_hookClass(NSObject *self, NSError **error) {
NSCParameterAssert(self);
Class statedClass = self.class;
Class baseClass = object_getClass(self);
NSString *className = NSStringFromClass(baseClass);
// Already subclassed
if ([className hasSuffix:AspectsSubclassSuffix]) {
return baseClass;
// We swizzle a class object, not a single object.
}else if (class_isMetaClass(baseClass)) {
return aspect_swizzleClassInPlace((Class)self);
// Probably a KVO'ed class. Swizzle in place. Also swizzle meta classes in place.
}else if (statedClass != baseClass) {
return aspect_swizzleClassInPlace(baseClass);
}
// Default case. Create dynamic subclass.
const char *subclassName = [className stringByAppendingString:AspectsSubclassSuffix].UTF8String;
Class subclass = objc_getClass(subclassName);
if (subclass == nil) {
subclass = objc_allocateClassPair(baseClass, subclassName, 0);
if (subclass == nil) {
NSString *errrorDesc = [NSString stringWithFormat:@"objc_allocateClassPair failed to allocate class %s.", subclassName];
AspectError(AspectErrorFailedToAllocateClassPair, errrorDesc);
return nil;
}
aspect_swizzleForwardInvocation(subclass);
aspect_hookedGetClass(subclass, statedClass);
aspect_hookedGetClass(object_getClass(subclass), statedClass);
objc_registerClassPair(subclass);
}
object_setClass(self, subclass);
return subclass;
}
aspect_hookClass这个方法顾名思义就是要hook对应的Class，这在里创建子类，通过aspect_swizzleForwardInvocation方法把forwardInvocation的实现替换成__ASPECTS_ARE_BEING_CALLED__, aspect_hookedGetClass修改了 subclass 以及其 subclass metaclass 的 class 方法,使他返回当前对象的 class，最后通过object_setClass把isa指针指向subclass
static void aspect_prepareClassAndHookSelector(NSObject *self, SEL selector, NSError **error) {
NSCParameterAssert(selector);
Class klass = aspect_hookClass(self, error);
Method targetMethod = class_getInstanceMethod(klass, selector);
IMP targetMethodIMP = method_getImplementation(targetMethod);
if (!aspect_isMsgForwardIMP(targetMethodIMP)) {
// Make a method alias for the existing method implementation, it not already copied.
const char *typeEncoding = method_getTypeEncoding(targetMethod);
SEL aliasSelector = aspect_aliasForSelector(selector);
if (![klass instancesRespondToSelector:aliasSelector]) {
__unused BOOL addedAlias = class_addMethod(klass, aliasSelector, method_getImplementation(targetMethod), typeEncoding);
NSCAssert(addedAlias, @"Original implementation for %@ is already copied to %@ on %@", NSStringFromSelector(selector), NSStringFromSelector(aliasSelector), klass);
}
// We use forwardInvocation to hook in.
class_replaceMethod(klass, selector, aspect_getMsgForwardIMP(self, selector), typeEncoding);
AspectLog(@"Aspects: Installed hook for -[%@ %@].", klass, NSStringFromSelector(selector));
}
}
通过aspect_isMsgForwardIMP方法判断要hook的方法时候被hook了，这里如果有使用JSPatch的话会冲突掉，不过JSPatch已经被苹果禁止使用，苹果说的算。如果没有被hook走的话会先创建一个有自己别名的方法，然后把这个带有别名方法的IMP指向原始要hook方法的实现，最后要hook的方法的IMP指向 _objc_msgForward或者_objc_msgForward_stret
// This is the swizzled forwardInvocation: method.
static void __ASPECTS_ARE_BEING_CALLED__(__unsafe_unretained NSObject *self, SEL selector, NSInvocation *invocation) {
NSCParameterAssert(self);
NSCParameterAssert(invocation);
SEL originalSelector = invocation.selector;
SEL aliasSelector = aspect_aliasForSelector(invocation.selector);
invocation.selector = aliasSelector;
AspectsContainer *objectContainer = objc_getAssociatedObject(self, aliasSelector);
AspectsContainer *classContainer = aspect_getContainerForClass(object_getClass(self), aliasSelector);
AspectInfo *info = [[AspectInfo alloc] initWithInstance:self invocation:invocation];
NSArray *aspectsToRemove = nil;
// Before hooks.
aspect_invoke(classContainer.beforeAspects, info);
aspect_invoke(objectContainer.beforeAspects, info);
// Instead hooks.
BOOL respondsToAlias = YES;
if (objectContainer.insteadAspects.count || classContainer.insteadAspects.count) {
aspect_invoke(classContainer.insteadAspects, info);
aspect_invoke(objectContainer.insteadAspects, info);
}else {
Class klass = object_getClass(invocation.target);
do {
if ((respondsToAlias = [klass instancesRespondToSelector:aliasSelector])) {
[invocation invoke];
break;
}
}while (!respondsToAlias && (klass = class_getSuperclass(klass)));
}
// After hooks.
aspect_invoke(classContainer.afterAspects, info);
aspect_invoke(objectContainer.afterAspects, info);
// If no hooks are installed, call original implementation (usually to throw an exception)
if (!respondsToAlias) {
invocation.selector = originalSelector;
SEL originalForwardInvocationSEL = NSSelectorFromString(AspectsForwardInvocationSelectorName);
if ([self respondsToSelector:originalForwardInvocationSEL]) {
((void( *)(id, SEL, NSInvocation *))objc_msgSend)(self, originalForwardInvocationSEL, invocation);
}else {
[self doesNotRecognizeSelector:invocation.selector];
}
}
// Remove any hooks that are queued for deregistration.
[aspectsToRemove makeObjectsPerformSelector:@selector(remove)];
}
该函数为swizzle后, 实现新IMP统一处理的核心方法 , 完成一下几件事：
- 处理调用逻辑, 有before, instead, after, remove四种option
- 将block转换成一个
NSInvocation对象以供调用。 - 从
AspectsContainer根据aliasSelector取出对象, 并组装一个AspectInfo, 带有原函数的调用参数和各项属性, 传给外部的调用者 (在这是block) 。 - 调用完成后销毁带有
removeOption的hook逻辑, 将原selector挂钩到原IMP上, 删除别名selector。
结束语
-forwardInvocation:的消息转发虽然看起来很神奇，但是平时没什么需求的话尽量不要去碰这个东西，一般的话swizzling基本可以满足我们项目的大部分需求，JSPatch已不能使用，但是Aspects这个框架还是正常上AppStore的，利用这个库的话还是可以弄出轻量级Hotfix。