iOS 無感知埋點(diǎn)的原理

iOS開發(fā)中勺疼,一般使用hook的方式實(shí)現(xiàn)無感知埋點(diǎn)训措,hook過程一般在load方法中掠归,通過方法的exchange來實(shí)現(xiàn)掀亩。

1. 關(guān)于 load 方法

類的+ (void)load 方法的加載發(fā)生在main函數(shù)之前,即pre-main階段锻离。因此铺峭,load方法中的邏輯要盡可能的簡(jiǎn)單,盡量不影響到APP的啟動(dòng)速度汽纠。

如果父類卫键、子類、Category都實(shí)現(xiàn)了load方法虱朵,load的執(zhí)行順序是什么呢莉炉?
答:父類 > 子類 > Category分類钓账。

如果有父類/子類有多個(gè)Category分類,那么這多個(gè)Category分類的load的執(zhí)行順序是什么呢絮宁?
答:編譯資源的順序決定了Category的執(zhí)行順序梆暮。可在工程配置的Build Phases選項(xiàng)中羞福,設(shè)置Compile Sources中拖動(dòng)分類的編譯順序惕蹄。

如果有多個(gè)父類/子類,且有多個(gè)Category分類呢治专,那么這多個(gè)父類/子類、多個(gè)Category分類的load的執(zhí)行順序是什么呢遭顶?
答:先所有的父類张峰、子類的load,然后再執(zhí)行分類的load棒旗。

  1. +load方法是在加載類和分類時(shí)系統(tǒng)調(diào)用喘批,一般不手動(dòng)調(diào)用,如果想要在類或分類加載時(shí)做一些事情铣揉,可以重寫類或者分類的+load方法方法饶深;
  2. 每個(gè)類、分類的+load逛拱,在程序運(yùn)行過程中只調(diào)用一次;
  1. 類要優(yōu)先于分類調(diào)用+load方法敌厘;
  2. 子類調(diào)用+load方法時(shí),要先要調(diào)用父類的+load方法朽合;(父類優(yōu)先與子類俱两,與繼承不同);
  3. 不同的類按照編譯先后順序調(diào)用+load方法(先編譯曹步,先調(diào)用)宪彩;
  4. 分類的按照編譯先后順序調(diào)用+load方法(先編譯,先調(diào)用)讲婚。

2. load 特殊執(zhí)行順序的原因

在 runtime 底層尿孔,會(huì)調(diào)用 prepare_load_methods 方法來準(zhǔn)備好要被調(diào)用的 load 方法,具體方法實(shí)現(xiàn):

void prepare_load_methods(const headerType *mhdr)
{
    size_t count, i;
    runtimeLock.assertWriting();
    classref_t *classlist = 
        _getObjc2NonlazyClassList(mhdr, &count);
    for (i = 0; i < count; i++) {
        schedule_class_load(remapClass(classlist[i]));
    }
    category_t **categorylist = _getObjc2NonlazyCategoryList(mhdr, &count);
    for (i = 0; i < count; i++) {
        category_t *cat = categorylist[i];
        Class cls = remapClass(cat->cls);
        if (!cls) continue;  // category for ignored weak-linked class
        realizeClass(cls);
        assert(cls->ISA()->isRealized());
        add_category_to_loadable_list(cat);
    }
}
//// 其中:
//classref_t *classlist = _getObjc2NonlazyClassList(mhdr, &count); //類列表
//category_t **categorylist = _getObjc2NonlazyCategoryList(mhdr, &count); //分類列表

static void schedule_class_load(Class cls)
{
if (!cls) return;
assert(cls->isRealized());  // _read_images should realize

if (cls->data()->flags & RW_LOADED) return;

// Ensure superclass-first ordering
schedule_class_load(cls->superclass);

add_class_to_loadable_list(cls);
cls->setInfo(RW_LOADED); 
}
//// 其中:
// schedule_class_load(cls->superclass); //在調(diào)度類的load方法前筹麸,要先跳用父類的load方法(遞歸)活合,決定了父類優(yōu)先于子類調(diào)用
// add_class_to_loadable_list(cls);  //添加到能夠加載的類的列表中

void call_load_methods(void)
{
static bool loading = NO;
bool more_categories;

loadMethodLock.assertLocked();

// Re-entrant calls do nothing; the outermost call will finish the job.
if (loading) return;
loading = YES;

void *pool = objc_autoreleasePoolPush();

do {
// 1. Repeatedly call class +loads until there aren't any more
while (loadable_classes_used > 0) {
call_class_loads();
}

// 2. Call category +loads ONCE
more_categories = call_category_loads();

// 3. Run more +loads if there are classes OR more untried categories
} while (loadable_classes_used > 0  ||  more_categories);

objc_autoreleasePoolPop(pool);

loading = NO;
}

當(dāng)prepare_load_methods函數(shù)執(zhí)行完之后,所有滿足+load方法調(diào)用條件的類和分類就被分別保持在全局變量中竹捉;

當(dāng)prepare_load_methods執(zhí)行完芜辕,準(zhǔn)備好類和分類后,就該調(diào)用他們的+load方法啦块差,在call_load_methods中進(jìn)行調(diào)用侵续;注意圖中紅色圈內(nèi)部分倔丈,兩個(gè)關(guān)鍵函數(shù):call_class_loads()、call_category_loads() 状蜗,就是這兩個(gè)函數(shù)決定了類優(yōu)先與分類調(diào)用+load方法需五;

說明:+load方法是系統(tǒng)根據(jù)方法地址直接調(diào)用,并不是objc_msgSend函數(shù)調(diào)用(isa轧坎,superClass)宏邮;這就決定了如果子類沒有實(shí)現(xiàn)+load方法,那么當(dāng)它被加載時(shí)runtime是不會(huì)調(diào)用父類的+load方法的缸血,除非父類也實(shí)現(xiàn)了+load方法蜜氨;

load、initialize方法的區(qū)別

  • 調(diào)用方式
    load是根據(jù)函數(shù)地址直接調(diào)用
    initialize是通過objc_msgSend調(diào)用

  • 調(diào)用時(shí)刻
    load是runtime加載類捎泻、分類的時(shí)候調(diào)用(只會(huì)調(diào)用1次)
    initialize是類第一次接收到消息的時(shí)候調(diào)用飒炎,每一個(gè)類只會(huì)initialize一次(父類的initialize方法可能會(huì)被調(diào)用多次)

  • 調(diào)用順序
    load:
    先調(diào)用類的load
    先編譯的類,優(yōu)先調(diào)用load
    調(diào)用子類的load之前笆豁,會(huì)先調(diào)用父類的load
    再調(diào)用分類的load
    先編譯的分類郎汪,優(yōu)先調(diào)用load
    initialize:
    先初始化父類
    再初始化子類(可能最終調(diào)用的是父類的initialize方法)

3. 方法的交換

交換系統(tǒng)方法也屬于runtime的一部分,需要導(dǎo)入<objc/runtime.h>闯狱。
取出系統(tǒng)方法與你寫的方法

#import <objc/runtime.h>

// 取出系統(tǒng)方法與自定義的方法
Method systemMethod = class_getInstanceMethod(self, @selector(systemMethod));
Method my_Method = class_getInstanceMethod(self, @selector(my_Method));

// 方法的交換
method_exchangeImplementations(systemMethod, my_Method);

一般交換的過程放在load中煞赢,如交換系統(tǒng)方法layoutSubviews與自定義的my_layoutSubviews,過程如下:

+ (void)load {
  Method systemMethod = class_getInstanceMethod(self, @selector(layoutSubviews));
  Method my_Method = class_getInstanceMethod(self, @selector(my_layoutSubviews));
  method_exchangeImplementations(systemMethod, my_Method);
}

- (void)layoutSubviews {
  [super layoutSubviews];
}
    
- (void)my_layoutSubviews {
        
  // 如果這么寫,調(diào)用的就是my_layoutSubviews.就會(huì)循環(huán)引用.
  //[self layoutSubviews];
        
  // 正確寫法
  [self my_layoutSubviews];
}

4. 埋點(diǎn)

我想你已經(jīng)猜到該如何埋點(diǎn)了哄孤。通過上述一番操作照筑,基本可以對(duì)工程里的類進(jìn)行無感知攔截,并在自定義的交換方法中朦肘,獲取及記錄相關(guān)信息,然后擇時(shí)上報(bào)。

load方法的處理
由于load是NSObject的方法,因此我們可以對(duì)UIControl浸踩、UITablview据块、UITapGesture、UIViewController等任何類去實(shí)現(xiàn)他們的分類边篮,從而hook相關(guān)方法扶檐,去攔截事件、pv等統(tǒng)計(jì)的點(diǎn)。

如攘须,UIControl的sendAction方法悍汛,UITablview的代理方法didSelected等;
如昆著,對(duì)UITapGesturehook其中的初始化方法梧宫,并在自定義的初始化方法中,再次hook其傳入的action對(duì)應(yīng)的originalSEL跑揉,將其交換為自定義的目標(biāo)action现拒,并在其中統(tǒng)計(jì)埋點(diǎn)望侈。

load方法的注意事項(xiàng)
一般需要確保只調(diào)用一次交換:

+(void)load
{
static dispatch_once_t onceToken;
dispatch_once(&onceToken, ^{
    // 交換操作
});
}

為不影響原代碼調(diào)用邏輯印蔬,交換過的自定義方法中仍然要調(diào)用原方法:

- (void)my_layoutSubviews {
        
  // 如果這么寫,調(diào)用的就是my_layoutSubviews.就會(huì)循環(huán)引用.
  //[self layoutSubviews];
        
  // 正確寫法
  [self my_layoutSubviews];
}

埋點(diǎn)策略
首先是設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),一般是一個(gè)log后臺(tái)統(tǒng)一的Json結(jié)構(gòu)脱衙;其次是擇時(shí)上報(bào)侥猬,根據(jù)log后臺(tái)的上傳格式、上傳世紀(jì)策略準(zhǔn)確處理文件捐韩;最后上報(bào)退唠。

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