Runtime Method Swizzling
2016-01-25 16:46
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前言
在我学习runtime的method swizzling特性之前,有很多同事或者朋友经常在我耳边说起swizzling特性,一个个在我面前说这个东西千万不能用,会引起很多问题的。但是,在我学习完这一节的知识后,我终于明白其所以然。学习完swizzling特性后,我很喜欢她。她就像一把双刃剑,用好了可以带你飞,乱用则会反伤。但是,我更相信她的强大,更相信自己够能驾驭她!一起来学习吧!
Method Swizzling
试想一下,苹果的源码是闭源的,我们只有类名和类的属性、方法等声明,却看不到实现,这时候我们若想改变其中一个方法的实现,有哪些方案呢?笔者想到的有以下几种方案:继承于这个类,然后通过重写方法(很常用,比如基类控制器,可以在视图加载完成时做一些公共的配置等)
通过类别重写方法,暴力抢先(此法太暴力,尽量不要这么做)
swizzling(本文特讲内容)
Swizzling原理
在Objective-C中调用一个方法,其实是向一个对象发送消息,而查找消息的唯一依据是selector的名字。所以,我们可以利用Objective-C的runtime机制,实现在运行时交换selector对应的方法实现以达到我们的目的。每个类都有一个方法列表,存放着selector的名字和方法实现的映射关系。IMP有点类似函数指针,指向具体的Method实现。如果对Method不了解,请阅读笔者的文章:runtime
Method精讲。
我们先看看SEL与IMP之间的关系图(图片来源http://blog.csdn.net/yiyaaixuexi/article/details/9374411):
从上图可以看出来,每一个SEL与一个IMP一一对应,正常情况下通过SEL可以查找到对应消息的IMP实现。
但是,现在我们要做的就是把链接线解开,然后连到我们自定义的函数的IMP上。当然,交换了两个SEL的IMP,还是可以再次交换回来了。交换后变成这样的,如下图(图片来源http://blog.csdn.net/yiyaaixuexi/article/details/9374411):
从图中可以看出,我们通过swizzling特性,将selectorC的方法实现IMPc与selectorN的方法实现IMPn交换了,当我们调用selectorC,也就是给对象发送selectorC消息时,所查找到的对应的方法实现就是IMPn而不是IMPc了。
在+load方法中交换
Swizzling应该在+load方法中实现,因为+load方法可以保证在类最开始加载时会调用。因为method swizzling的影响范围是全局的,所以应该放在最保险的地方来处理是非常重要的。+load能够保证在类初始化的时候一定会被加载,这可以保证统一性。试想一下,若是在实际时需要的时候才去交换,那么无法达到全局处理的效果,而且若是临时使用的,在使用后没有及时地使用swizzling将系统方法与我们自定义的方法实现交换回来,那么后续的调用系统API就可能出问题。类文件在工程中,一定会加载,因此可以保证+load会被调用。
不要在+initialize中交换
+initialize是类第一次初始化时才会被调用,因为这个类有可能一直都没有使用到,因此这个类可能永远不会被调用。类文件虽然在工程中,但是如果没有任何地方调用过,那么是不会调用+initialize方法的。
使用dispatch_once保证只交换一次
方法交换应该要线程安全,而且保证只交换一次,除非只是临时交换使用,在使用完成后又交换回来。最常用的用法是在+load方法中使用dispatch_once来保证交换是安全的。因为swizzling会改变全局,我们需要在运行时采取相应的防范措施。保证原子操作就是一个措施,确保代码即使在多线程环境下也只会被执行一次。而diapatch_once就提供这些保障,因此我们应该将其加入到swizzling的使用标准规范中。
通用交换IMP写法
网上有很多的版本,但是有很多是不全面的,考虑的范围不够全面。下面我们来写一个通用的写法,现在扩展到NSObject中,因为NSObject是根类,这样其它类都可以使用了:1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 | @interface NSObject (Swizzling) + (void)swizzleSelector:(SEL)originalSelector withSwizzledSelector:(SEL)swizzledSelector; @end #import "NSObject+Swizzling.h" #import <objc/runtime.h> // 实现代码如下 @implementation NSObject (Swizzling) + (void)swizzleSelector:(SEL)originalSelector withSwizzledSelector:(SEL)swizzledSelector { Class class = [self class]; Method originalMethod = class_getInstanceMethod(class, originalSelector); Method swizzledMethod = class_getInstanceMethod(class, swizzledSelector); // 若已经存在,则添加会失败 BOOL didAddMethod = class_addMethod(class, originalSelector, method_getImplementation(swizzledMethod), method_getTypeEncoding(swizzledMethod)); // 若原来的方法并不存在,则添加即可 if (didAddMethod) { class_replaceMethod(class, swizzledSelector, method_getImplementation(originalMethod), method_getTypeEncoding(originalMethod)); } else { method_exchangeImplementations(originalMethod, swizzledMethod); } } @end |
尽量使用
method_exchangeImplementations函数来交换,因为它是原子操作的,线程安全。尽量不要自己手动写这样的代码:
1 2 3 4 5 6 | IMP imp1 = method_getImplementation(m1); IMP imp2 = method_getImplementation(m2); method_setImplementation(m1, imp2); method_setImplementation(m2, imp1); |
method_exchangeImplementations函数的本质也是这么写法,但是它内部做了线程安全处理。
当然,我们也可以写成C语言函数,而不是归属于类的方法:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 | // C语言版 void swizzleSelector(Class class, SEL originalSelector, SEL swizzledSelector) { Method originalMethod = class_getInstanceMethod(class, originalSelector); Method swizzledMethod = class_getInstanceMethod(class, swizzledSelector); // 若已经存在,则添加会失败 BOOL didAddMethod = class_addMethod(class, originalSelector, method_getImplementation(swizzledMethod), method_getTypeEncoding(swizzledMethod)); // 若原来的方法并不存在,则添加即可 if (didAddMethod) { class_replaceMethod(class, swizzledSelector, method_getImplementation(originalMethod), method_getTypeEncoding(originalMethod)); } else { method_exchangeImplementations(originalMethod, swizzledMethod); } } |
简单使用swizzling
最简单的方法实现交换如下:1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 | Method originalMethod = class_getInstanceMethod([NSArray class], @selector(lastObject)); Method newMedthod = class_getInstanceMethod([NSArray class], NSSelectorFromString(@"hyb_lastObject")); method_exchangeImplementations(originalMethod, newMedthod); // NSArray提供了这样的实现 - (id)hyb_lastObject { if (self.count == 0) { NSLog(@"%s 数组为空,直接返回nil", __FUNCTION__); return nil; } return [self hyb_lastObject]; } |
hyb_lastObject这个方法递归调用自己了吗?为什么不是调用
return [self lastObject]?因为我们交换了方法的实现,那么系统在调用
lastObject方法是,找的是
hyb_lastObject方法的实现,而手动调用
hyb_lastObject方法时,会调用
lastObject方法的实现。不清楚?回到前面看一看那个交换IMP的图吧!
我们通过使用swizzling只是为了添加个打印?当然不是,我们还可以做很多事的。比如,上面我们还做了防崩溃处理。
NSMutableArray扩展交换处理崩溃
还记得那些调用数组的addObject:方法加入一个nil值是的崩溃情景吗?还记得
[__NSPlaceholderArray initWithObjects:count:]因为有nil值而崩溃的提示吗?还记得调用
objectAtIndex:时出现崩溃提示empty数组问题吗?那么通过swizzling特性,我们可以做到不让它崩溃,而只是打印一些有用的日志信息。
我们先来看看NSMutableArray的扩展实现:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 | #import "NSMutableArray+Swizzling.h" #import <objc/runtime.h> #import "NSObject+Swizzling.h" @implementation NSMutableArray (Swizzling) + (void)load { static dispatch_once_t onceToken; dispatch_once(&onceToken, ^{ [self swizzleSelector:@selector(removeObject:) withSwizzledSelector:@selector(hyb_safeRemoveObject:)]; [objc_getClass("__NSArrayM") swizzleSelector:@selector(addObject:) withSwizzledSelector:@selector(hyb_safeAddObject:)]; [objc_getClass("__NSArrayM") swizzleSelector:@selector(removeObjectAtIndex:) withSwizzledSelector:@selector(hyb_safeRemoveObjectAtIndex:)]; [objc_getClass("__NSArrayM") swizzleSelector:@selector(insertObject:atIndex:) withSwizzledSelector:@selector(hyb_insertObject:atIndex:)]; [objc_getClass("__NSPlaceholderArray") swizzleSelector:@selector(initWithObjects:count:) withSwizzledSelector:@selector(hyb_initWithObjects:count:)]; [objc_getClass("__NSArrayM") swizzleSelector:@selector(objectAtIndex:) withSwizzledSelector:@selector(hyb_objectAtIndex:)]; }); } - (instancetype)hyb_initWithObjects:(const id _Nonnull __unsafe_unretained *)objects count:(NSUInteger)cnt { BOOL hasNilObject = NO; for (NSUInteger i = 0; i < cnt; i++) { if ([objects[i] isKindOfClass:[NSArray class]]) { NSLog(@"%@", objects[i]); } if (objects[i] == nil) { hasNilObject = YES; NSLog(@"%s object at index %lu is nil, it will be filtered", __FUNCTION__, i); //#if DEBUG // // 如果可以对数组中为nil的元素信息打印出来,增加更容易读懂的日志信息,这对于我们改bug就好定位多了 // NSString *errorMsg = [NSString stringWithFormat:@"数组元素不能为nil,其index为: %lu", i]; // NSAssert(objects[i] != nil, errorMsg); //#endif } } // 因为有值为nil的元素,那么我们可以过滤掉值为nil的元素 if (hasNilObject) { id __unsafe_unretained newObjects[cnt]; NSUInteger index = 0; for (NSUInteger i = 0; i < cnt; ++i) { if (objects[i] != nil) { newObjects[index++] = objects[i]; } } return [self hyb_initWithObjects:newObjects count:index]; } return [self hyb_initWithObjects:objects count:cnt]; } - (void)hyb_safeAddObject:(id)obj { if (obj == nil) { NSLog(@"%s can add nil object into NSMutableArray", __FUNCTION__); } else { [self hyb_safeAddObject:obj]; } } - (void)hyb_safeRemoveObject:(id)obj { if (obj == nil) { NSLog(@"%s call -removeObject:, but argument obj is nil", __FUNCTION__); return; } [self hyb_safeRemoveObject:obj]; } - (void)hyb_insertObject:(id)anObject atIndex:(NSUInteger)index { if (anObject == nil) { NSLog(@"%s can't insert nil into NSMutableArray", __FUNCTION__); } else if (index > self.count) { NSLog(@"%s index is invalid", __FUNCTION__); } else { [self hyb_insertObject:anObject atIndex:index]; } } - (id)hyb_objectAtIndex:(NSUInteger)index { if (self.count == 0) { NSLog(@"%s can't get any object from an empty array", __FUNCTION__); return nil; } if (index > self.count) { NSLog(@"%s index out of bounds in array", __FUNCTION__); return nil; } return [self hyb_objectAtIndex:index]; } - (void)hyb_safeRemoveObjectAtIndex:(NSUInteger)index { if (self.count <= 0) { NSLog(@"%s can't get any object from an empty array", __FUNCTION__); return; } if (index >= self.count) { NSLog(@"%s index out of bound", __FUNCTION__); return; } [self hyb_safeRemoveObjectAtIndex:index]; } @end |
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 | NSMutableArray *array = [@[@"value", @"value1"] mutableCopy]; [array lastObject]; [array removeObject:@"value"]; [array removeObject:nil]; [array addObject:@"12"]; [array addObject:nil]; [array insertObject:nil atIndex:0]; [array insertObject:@"sdf" atIndex:10]; [array objectAtIndex:100]; [array removeObjectAtIndex:10]; NSMutableArray *anotherArray = [[NSMutableArray alloc] init]; [anotherArray objectAtIndex:0]; NSString *nilStr = nil; NSArray *array1 = @[@"ara", @"sdf", @"dsfdsf", nilStr]; NSLog(@"array1.count = %lu", array1.count); // 测试数组中有数组 NSArray *array2 = @[@[@"12323", @"nsdf", nilStr], @[@"sdf", @"nilsdf", nilStr, @"sdhfodf"]]; |
上面只是swizzling的一种应用场景而已。其实利用swizzling特性还可以做很多事情的,比如处理按钮重复点击问题等。
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