Runtime 運行時之三:方法交換Method Swizzling

Method Swizzling是改變一個selector的實際實現(xiàn)的技術。通過這一技術屉栓,我們可以在運行時通過修改類的分發(fā)表中selector對應的函數(shù)妖泄,來修改方法的實現(xiàn)平挑。

例如骗灶,我們想跟蹤在程序中每一個view controller展示給用戶的次數(shù):當然惨恭,我們可以在每個view controller的viewDidAppear中添加跟蹤代碼;但是這太過麻煩耙旦,需要在每個view controller中寫重復的代碼脱羡。創(chuàng)建一個子類可能是一種實現(xiàn)方式,但需要同時創(chuàng)建UIViewController, UITableViewController, UINavigationController及其它UIKit中view controller的子類母廷,這同樣會產(chǎn)生許多重復的代碼轻黑。

這種情況下,我們就可以使用Method Swizzling琴昆,如在代碼所示:

#import <objc/runtime.h>
@implementation UIViewController (Tracking)
+ (void)load {
    static dispatch_once_t onceToken;
    dispatch_once(&onceToken, ^{
        Class class = [self class];         
        // When swizzling a class method, use the following:
        // Class class = object_getClass((id)self);
        SEL originalSelector = @selector(viewWillAppear:);
        SEL swizzledSelector = @selector(xxx_viewWillAppear:);
        Method originalMethod = class_getInstanceMethod(class, originalSelector);
        Method swizzledMethod = class_getInstanceMethod(class, swizzledSelector);
        BOOL didAddMethod = class_addMethod(class,
                originalSelector,
                method_getImplementation(swizzledMethod),
                method_getTypeEncoding(swizzledMethod));
        if (didAddMethod) {
            class_replaceMethod(class,
                swizzledSelector,
                method_getImplementation(originalMethod),
                method_getTypeEncoding(originalMethod));
        } else {
            method_exchangeImplementations(originalMethod, swizzledMethod);
        }
    });
}
#pragma mark - Method Swizzling
- (void)xxx_viewWillAppear:(BOOL)animated {
    [self xxx_viewWillAppear:animated];
    NSLog(@"viewWillAppear: %@", self);
}
/**
 
 解析:

 dispatch_once這里不是“單例”氓鄙,是保證方法替換只執(zhí)行一次.

 說明:

 run:被替換方法eat:替換方法

 class_addMethod:如果發(fā)現(xiàn)方法已經(jīng)存在,會失敗返回业舍,也可以用來做檢查用,我們這里是為了避免源方法沒有實現(xiàn)的情況;如果方法沒有存在,我們則先嘗試添加被替換的方法的實現(xiàn)

 1.如果返回成功:則說明被替換方法沒有存在.也就是被替換的方法沒有被實現(xiàn),我們需要先把這個方法實現(xiàn),然后再執(zhí)行我們想要的效果,用我們自定義的方法去替換被替換的方法. 這里使用到的是class_replaceMethod這個方法. class_replaceMethod本身會嘗試調(diào)用class_addMethod和method_setImplementation抖拦,所以直接調(diào)用class_replaceMethod就可以了)

 2.如果返回失敗:則說明被替換方法已經(jīng)存在.直接將兩個方法的實現(xiàn)交換即

 另外:

 我們可以利用 method_exchangeImplementations 來交換2個方法中的IMP
 我們可以利用 class_replaceMethod 來修改類
 我們可以利用 method_setImplementation 來直接設置某個方法的IMP
 */
@end

在這里,我們通過method swizzling修改了UIViewController的@selector(viewWillAppear:)對應的函數(shù)指針舷暮,使其實現(xiàn)指向了我們自定義的xxx_viewWillAppear的實現(xiàn)态罪。這樣,當UIViewController及其子類的對象調(diào)用viewWillAppear時下面,都會打印一條日志信息复颈。

上面的例子很好地展示了使用method swizzling來一個類中注入一些我們新的操作。當然沥割,還有許多場景可以使用method swizzling耗啦,在此不多舉例。在此我們說說使用method swizzling需要注意的一些問題:

Swizzling應該總是在+load中執(zhí)行

在Objective-C中机杜,運行時會自動調(diào)用每個類的兩個方法帜讲。+load會在類初始加載時調(diào)用,+initialize會在第一次調(diào)用類的類方法或?qū)嵗椒ㄖ氨徽{(diào)用椒拗。這兩個方法是可選的似将,且只有在實現(xiàn)了它們時才會被調(diào)用。由于method swizzling會影響到類的全局狀態(tài)蚀苛,因此要盡量避免在并發(fā)處理中出現(xiàn)競爭的情況在验。+load能保證在類的初始化過程中被加載,并保證這種改變應用級別的行為的一致性枉阵。相比之下译红,+initialize在其執(zhí)行時不提供這種保證–事實上,如果在應用中沒為給這個類發(fā)送消息兴溜,則它可能永遠不會被調(diào)用侦厚。

Swizzling應該總是在dispatch_once中執(zhí)行

與上面相同,因為swizzling會改變?nèi)譅顟B(tài)拙徽,所以我們需要在運行時采取一些預防措施刨沦。原子性就是這樣一種措施,它確保代碼只被執(zhí)行一次膘怕,不管有多少個線程想诅。GCD的dispatch_once可以確保這種行為,我們應該將其作為method swizzling的最佳實踐岛心。

選擇器来破、方法與實現(xiàn)

在Objective-C中,選擇器(selector)忘古、方法(method)和實現(xiàn)(implementation)是運行時中一個特殊點徘禁,雖然在一般情況下,這些術語更多的是用在消息發(fā)送的過程描述中髓堪。

以下是Objective-C Runtime Reference中的對這幾個術語一些描述:

  1. Selector(typedef struct objc_selector *SEL):用于在運行時中表示一個方法的名稱送朱。一個方法選擇器是一個C字符串,它是在Objective-C運行時被注冊的干旁。選擇器由編譯器生成驶沼,并且在類被加載時由運行時自動做映射操作。
  2. Method(typedef struct objc_method *Method):在類定義中表示方法的類型
  3. Implementation(typedef id (*IMP)(id, SEL, ...)):這是一個指針類型争群,指向方法實現(xiàn)函數(shù)的開始位置回怜。這個函數(shù)使用為當前CPU架構實現(xiàn)的標準C調(diào)用規(guī)范。每一個參數(shù)是指向?qū)ο笞陨淼闹羔?self)换薄,第二個參數(shù)是方法選擇器玉雾。然后是方法的實際參數(shù)。

理解這幾個術語之間的關系最好的方式是:一個類維護一個運行時可接收的消息分發(fā)表专控;分發(fā)表中的每個入口是一個方法(Method)抹凳,其中key是一個特定名稱,即選擇器(SEL)伦腐,其對應一個實現(xiàn)(IMP)赢底,即指向底層C函數(shù)的指針。

為了swizzle一個方法柏蘑,我們可以在分發(fā)表中將一個方法的現(xiàn)有的選擇器映射到不同的實現(xiàn)幸冻,而將該選擇器對應的原始實現(xiàn)關聯(lián)到一個新的選擇器中。

調(diào)用

我們回過頭來看看前面新的方法的實現(xiàn)代碼:

 (void)xxx_viewWillAppear:(BOOL)animated {
    [self xxx_viewWillAppear:animated];
    NSLog(@"viewWillAppear: %@", NSStringFromClass([self class]));
}

咋看上去是會導致無限循環(huán)的咳焚。但令人驚奇的是洽损,并沒有出現(xiàn)這種情況。在swizzling的過程中革半,方法中的[self xxx_viewWillAppear:animated]已經(jīng)被重新指定到UIViewController類的-viewWillAppear:中碑定。在這種情況下流码,不會產(chǎn)生無限循環(huán)。不過如果我們調(diào)用的是[self viewWillAppear:animated]延刘,則會產(chǎn)生無限循環(huán)漫试,因為這個方法的實現(xiàn)在運行時已經(jīng)被重新指定為xxx_viewWillAppear:了。

注意事項

Swizzling通常被稱作是一種黑魔法碘赖,容易產(chǎn)生不可預知的行為和無法預見的后果驾荣。雖然它不是最安全的,但如果遵從以下幾點預防措施的話普泡,還是比較安全的:

  1. 總是調(diào)用方法的原始實現(xiàn)(除非有更好的理由不這么做):API提供了一個輸入與輸出約定播掷,但其內(nèi)部實現(xiàn)是一個黑盒。Swizzle一個方法而不調(diào)用原始實現(xiàn)可能會打破私有狀態(tài)底層操作撼班,從而影響到程序的其它部分歧匈。
  2. 避免沖突:給自定義的分類方法加前綴,從而使其與所依賴的代碼庫不會存在命名沖突权烧。
  3. 明白是怎么回事:簡單地拷貝粘貼swizzle代碼而不理解它是如何工作的眯亦,不僅危險,而且會浪費學習Objective-C運行時的機會般码。閱讀Objective-C Runtime Reference和查看<objc/runtime.h>頭文件以了解事件是如何發(fā)生的妻率。
  4. 小心操作:無論我們對Foundation, UIKit或其它內(nèi)建框架執(zhí)行Swizzle操作抱有多大信心,需要知道在下一版本中許多事可能會不一樣板祝。
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