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黑色魔法- Method Swizzling

2018-04-29 1357
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简介： 由于最近开发新版本，就避免不了在开发和调试过程中引起崩溃，以及诱发一些之前的bug导致的崩溃。而且项目比较大也很不好排查，正好想起之前研究过的`Method Swizzling`，考虑是否能用这个苹果的“黑魔法”解决问题，当然用好这个黑魔法并不局限于解决这些问题.

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由于最近开发新版本，就避免不了在开发和调试过程中引起崩溃，以及诱发一些之前的bug导致的崩溃。而且项目比较大也很不好排查，正好想起之前研究过的`Method Swizzling`，考虑是否能用这个苹果的“黑魔法”解决问题，当然用好这个黑魔法并不局限于解决这些问题....

小编自己有一个学习交流群，里面都是有多年开发经验的iOS大牛在里面交流，有需要的伙伴可以进来一起交流群号（681503716）（验证编码：大鲨），不定时也会分享ARKit技术,移动架构，支付宝，底层，高级进阶学习不等的视频教程资料

开发需求

如果产品经理突然说:”在所有页面添加统计功能，也就是用户进入这个页面就统计一次”。我们会想到下面的一些方法：

- 手动添加

直接简单粗暴的在每个控制器中加入统计，复制、粘贴、复制、粘贴…

上面这种方法太Low了，消耗时间而且以后非常难以维护，会让后面的开发人员骂死的。

- 继承

我们可以使用继承的方式来解决这个问题。创建一个基类，在这个基类中添加统计方法，其他类都继承自这个基类。

然而，这种方式修改还是很大，而且定制性很差。以后有新人加入之后，都要嘱咐其继承自这个基类，所以这种方式并不可取。

- Category

我们可以为UIViewController建一个Category，然后在所有控制器中引入这个Category。当然我们也可以添加一个PCH文件，然后将这个Category添加到PCH文件中。

- Method Swizzling

我们可以使用苹果的“黑色魔法”Method Swizzling，Method Swizzling本质上就是对IMP和SEL进行交换。

Method Swizzling

原理

Method Swizzing是发生在运行时的，主要用于在运行时将两个Method进行交换，我们可以将Method Swizzling代码写到任何地方，但是只有在这段Method Swilzzling代码执行完毕之后互换才起作用。
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使用注意

类簇设计模式

在iOS中NSNumber、NSArray、NSDictionary等这些类都是类簇(Class Clusters)，一个NSArray的实现可能由多个类组成。

所以如果想对NSArray进行Swizzling，必须获取到其“真身”进行Swizzling，直接对NSArray进行操作是无效的。

下面列举了NSArray和NSDictionary本类的类名，可以通过Runtime函数取出本类。
这里写图片描述

注意要点

  • Swizzling应该总在+load中执行
  • Swizzling应该总是在dispatch_once中执行
  • Swizzling在+load中执行时，不要调用[super load]。如果多次调用了[super load]，可能会出现“Swizzle无效”的假象，原理见下图：
    这里写图片描述

封装

在项目中我们肯定会在很多地方用到Method Swizzling，而且在使用这个特性时有很多需要注意的地方。我们可以将Method Swizzling封装起来，也可以使用一些比较成熟的第三方。
里面核心就两个类，代码看起来非常清爽。

#import <Foundation/Foundation.h>
@interface NSObject (JRSwizzle)
+ (BOOL)jr_swizzleMethod:(SEL)origSel_ withMethod:(SEL)altSel_ error:(NSError**)error_;
+ (BOOL)jr_swizzleClassMethod:(SEL)origSel_ withClassMethod:(SEL)altSel_ error:(NSError**)error_;
@end

// MethodSwizzle类
#import <objc/objc.h>
BOOL ClassMethodSwizzle(Class klass, SEL origSel, SEL altSel);
BOOL MethodSwizzle(Class klass, SEL origSel, SEL altSel);

错误剖析

在上面的例子中，如果只是单独对NSArray或NSMutableArray中的单个类进行Method Swizzling，是可以正常使用并且不会发生异常的。如果进行Method Swizzling的类中，有两个类有继承关系的，并且Swizzling了同一个方法。例如同时对NSArray和NSMutableArray中的objectAtIndex:方法都进行了Swizzling，这样可能会导致父类Swizzling失效的问题。

对于这种问题主要是两个原因导致的，首先是不要在+ (void)load方法中调用[super load]方法，这会导致父类的Swizzling被重复执行两次，这样父类的Swizzling就会失效。例如下面的两张图片，你会发现由于NSMutableArray调用了[super load]导致父类NSArray的Swizzling代码被执行了两次。

#import "NSMutableArray+LXZArrayM.h"
@implementation NSMutableArray (LXZArrayM)
+ (void)load {
    // 这里不应该调用super，会导致父类被重复Swizzling
    [super load];

    Method fromMethod = class_getInstanceMethod(objc_getClass("__NSArrayM"), @selector(objectAtIndex:));
    Method toMethod = class_getInstanceMethod(objc_getClass("__NSArrayM"), @selector(lxz_objectAtIndexM:));
    method_exchangeImplementations(fromMethod, toMethod);
}

这里由于在子类中调用了super，导致NSMutableArray执行时，父类NSArray也被执行了一次。
这里写图片描述
父类NSArray执行了第二次Swizzling，这时候就会出现问题，后面会讲具体原因。
这里写图片描述
这样就会导致程序运行过程中，子类调用Swizzling的方法是没有问题的，父类调用同一个方法就会发现Swizzling失效了…..具体原因我们后面讲！

还有一个原因就是因为代码逻辑导致Swizzling代码被执行了多次，这也会导致Swizzling失效，其实原理和上面的问题是一样的，我们下面讲讲为什么会出现这个问题。

问题原因

我们上面提到过Method Swizzling的实现原理就是对类的Dispatch Table进行操作，每进行一次Swizzling就交换一次SEL和IMP(可以理解为函数指针)，如果Swizzling被执行了多次，就相当于SEL和IMP被交换了多次。这就会导致第一次执行成功交换了、第二次执行又换回去了、第三次执行…..这样换来换去的结果，能不能成功就看运气了，这也是好多人说Method Swizzling不好用的原因之一。

这里写图片描述

从这张图中我们也可以看出问题产生的原因了，就是Swizzling的代码被重复执行，为了避免这样的原因出现，我们可以通过GCD的dispatch_once函数来解决，利用dispatch_once函数内代码只会执行一次的特性。

在每个Method Swizzling的地方，加上dispatch_once函数保证代码只被执行一次。当然在实际使用中也可以对下面代码进行封装，这里只是给一个示例代码。

#import "NSMutableArray+LXZArrayM.h"
@implementation NSMutableArray (LXZArrayM)

+ (void)load {
    static dispatch_once_t onceToken;
    dispatch_once(&onceToken, ^{
        Method fromMethod = class_getInstanceMethod(objc_getClass("__NSArrayM"), @selector(objectAtIndex:));
        Method toMethod = class_getInstanceMethod(objc_getClass("__NSArrayM"), @selector(lxz_objectAtIndexM:));
        method_exchangeImplementations(fromMethod, toMethod);
    });
}

这里还要告诉大家一个调试小技巧，已经知道的可以略过。我们之前说过IMP本质上就是函数指针，所以我们可以通过打印函数指针的方式，查看SEL和IMP的交换流程。

先来一段测试代码：

Method fromMethod = class_getInstanceMethod(objc_getClass("__NSArrayI"), @selector(objectAtIndex:));
Method toMethod = class_getInstanceMethod(objc_getClass("__NSArrayI"), @selector(lxz_objectAtIndex:));

NSLog(@"%p", method_getImplementation(fromMethod));
NSLog(@"%p", method_getImplementation(toMethod));
method_exchangeImplementations(fromMethod, toMethod);

NSLog(@"%p", method_getImplementation(fromMethod));
NSLog(@"%p", method_getImplementation(toMethod));
method_exchangeImplementations(fromMethod, toMethod);

NSLog(@"%p", method_getImplementation(fromMethod));
NSLog(@"%p", method_getImplementation(toMethod));
method_exchangeImplementations(fromMethod, toMethod);

NSLog(@"%p", method_getImplementation(fromMethod));
NSLog(@"%p", method_getImplementation(toMethod));

看到这个打印结果，大家应该明白什么问题了吧：

2016-04-13 14:16:33.477 [16314:4979302]      0x1851b7020
2016-04-13 14:16:33.479 [16314:4979302]      0x1000fb3c8
2016-04-13 14:16:33.479 [16314:4979302]      0x1000fb3c8
2016-04-13 14:16:33.480 [16314:4979302]      0x1851b7020
2016-04-13 14:16:33.480 [16314:4979302]      0x1851b7020
2016-04-13 14:16:33.480 [16314:4979302]      0x1000fb3c8
2016-04-13 14:16:33.481 [16314:4979302]      0x1000fb3c8
2016-04-13 14:16:33.481 [16314:4979302]      0x1851b7020

Method Swizzling危险吗？

既然Method Swizzling可以对这个类的Dispatch Table进行操作，操作后的结果对所有当前类及子类都会产生影响，所以有人认为Method Swizzling是一种危险的技术，用不好很容易导致一些不可预见的bug，这些bug一般都是非常难发现和调试的。

这个问题可以引用念茜大神的一句话：使用 Method Swizzling 编程就好比切菜时使用锋利的刀，一些人因为担心切到自己所以害怕锋利的刀具，可是事实上，使用钝刀往往更容易出事，而利刀更为安全。

喂喂喂大鲨
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