iOS 底层原理 文章汇总
method-swizzling 是什么?
-
的含义是method-swizzling
,其主要作用是方法交换
,这就是我们常说的在运行时将一个方法的实现替换成另一个方法的实现
,iOS黑魔法
- 在OC中就是
,其中利用method-swizzling实现AOP
(Aspect Oriented Programming,面向切面编程)是一种编程的思想,区别于AOP
OOP(面向对象编程)
- OOP和AOP都是一种编程的思想ios_lowLevel
-
编程思想更加OOP
,划分出更加清晰的逻辑单元;倾向于对业务模块的封装
- 而
是AOP
。面向切面进行提取封装,提取各个模块中的公共部分,提高模块的复用率,降低业务之间的耦合性
- 每个类都维护着一个
,即方法列表
,methodList
中有不同的methodList
即方法
,每个方法中包含了方法的Method
和sel
,方法交换就是IMP
将sel和imp原本的对应断开,并将sel和新的IMP生成对应关系
如下图所示,交换前后的sel和IMP的对应关系
method-swizzling涉及的相关API
- 通过
获取方法sel
Method
-
:获取实例方法class_getInstanceMethod
-
:获取类方法class_getClassMethod
-
-
:获取一个方法的实现method_getImplementation
-
:设置一个方法的实现method_setImplementation
-
:获取方法实现的编码类型method_getTypeEncoding
-
:添加方法实现class_addMethod
-
:用一个方法的实现,替换另一个方法的实现,即class_replaceMethod
,但是bIMP不一定指向aIMPaIMP 指向 bIMP
-
:交换两个方法的实现,即 aIMP -> bIMP, bIMP -> aIMPmethod_exchangeImplementations
坑点1:method-swizzling使用过程中的一次性问题
所谓的一次性就是:
mehod-swizzling
写在
load
方法中,而
load
方法会
主动调用多次
,这样会
导致方法的重复交换
,使方法sel的指向又恢复成原来的imp的问题
解决方案
可以通过
单例设计
原则,使方法交换
只执行一次
,在OC中可以通过
dispatch_once
实现单例
+ (void)load{
static dispatch_once_t onceToken;
dispatch_once(&onceToken, ^{
[LGRuntimeTool lg_bestMethodSwizzlingWithClass:self oriSEL:@selector(helloword) swizzledSEL:@selector(lg_studentInstanceMethod)];
});
}
坑点2:子类没有实现,父类实现了
在下面这段代码中,
LGPerson
中实现了
personInstanceMethod
,而
LGStudent
继承自
LGPerson
,没有实现
personInstanceMethod
,运行下面这段代码会出现什么问题?
//*********LGPerson类*********
@interface LGPerson : NSObject
- (void)personInstanceMethod;
@end
@implementation LGPerson
- (void)personInstanceMethod{
NSLog(@"person对象方法:%s",__func__);
}
@end
//*********LGStudent类*********
@interface LGStudent : LGPerson
- (void)helloword;
+ (void)sayHello;
@end
@implementation LGStudent
@end
//*********调用*********
- (void)viewDidLoad {
[super viewDidLoad];
// 黑魔法坑点二: 子类没有实现 - 父类实现
LGStudent *s = [[LGStudent alloc] init];
[s personInstanceMethod];
LGPerson *p = [[LGPerson alloc] init];
[p personInstanceMethod];
}
其中,方法交换代码如下,是通过
LGStudent
的分类
LG
实现
@implementation LGStudent (LG)
+ (void)load{
static dispatch_once_t onceToken;
dispatch_once(&onceToken, ^{
[LGRuntimeTool lg_methodSwizzlingWithClass:self oriSEL:@selector(personInstanceMethod) swizzledSEL:@selector(lg_studentInstanceMethod)];
});
}
// personInstanceMethod 我需要父类的这个方法的一些东西
// 给你加一个personInstanceMethod 方法
// imp
- (void)lg_studentInstanceMethod{
是否会产生递归?--不会产生递归,原因是lg_studentInstanceMethod 会走 oriIMP,即personInstanceMethod的实现中去
[self lg_studentInstanceMethod];
NSLog(@"LGStudent分类添加的lg对象方法:%s",__func__);
}
@end
下面是封装好的
method-swizzling
方法
@implementation LGRuntimeTool
+ (void)lg_methodSwizzlingWithClass:(Class)cls oriSEL:(SEL)oriSEL swizzledSEL:(SEL)swizzledSEL{
if (!cls) NSLog(@"传入的交换类不能为空");
Method oriMethod = class_getInstanceMethod(cls, oriSEL);
Method swiMethod = class_getInstanceMethod(cls, swizzledSEL);
method_exchangeImplementations(oriMethod, swiMethod);
}
通过实际代码的调试,发现会在p调用
personInstanceMethod
方法时崩溃,下面来进行详细说明
-
中不报错是因为[s personInstanceMethod];
中的student
交换成了imp
,而lg_studentInstanceMethod
中有这个方法(在LG分类中),所以不会报错LGStudent
- 崩溃的点在于
,其本质原因:[p personInstanceMethod];
的分类LGStudent
中进行了LG
,将方法交换
中person
交换成了imp
中的LGStudent
,然后需要去lg_studentInstanceMethod
中的找LGPerson
,但是lg_studentInstanceMethod
中没有LGPerson
方法,即lg_studentInstanceMethod
,所以就崩溃了相关的imp找不到
优化:避免imp找不到
通过
class_addMethod
尝试添加你要交换的方法
- 如果
,即类中没有这个方法,则通过添加成功
进行class_replaceMethod
,其内部会调用替换
进行添加class_addMethod
- 如果添加不成功,即类中有这个方法,则通过
进行method_exchangeImplementations
交换
+ (void)lg_betterMethodSwizzlingWithClass:(Class)cls oriSEL:(SEL)oriSEL swizzledSEL:(SEL)swizzledSEL{
if (!cls) NSLog(@"传入的交换类不能为空");
Method oriMethod = class_getInstanceMethod(cls, oriSEL);
Method swiMethod = class_getInstanceMethod(cls, swizzledSEL);
// 一般交换方法: 交换自己有的方法 -- 走下面 因为自己有意味添加方法失败
// 交换自己没有实现的方法:
// 首先第一步:会先尝试给自己添加要交换的方法 :personInstanceMethod (SEL) -> swiMethod(IMP)
// 然后再将父类的IMP给swizzle personInstanceMethod(imp) -> swizzledSEL
BOOL success = class_addMethod(cls, oriSEL, method_getImplementation(swiMethod), method_getTypeEncoding(oriMethod));
if (success) {// 自己没有 - 交换 - 没有父类进行处理 (重写一个)
class_replaceMethod(cls, swizzledSEL, method_getImplementation(oriMethod), method_getTypeEncoding(oriMethod));
}else{ // 自己有
method_exchangeImplementations(oriMethod, swiMethod);
}
}
下面是
class_replaceMethod
、
class_addMethod
和
method_exchangeImplementations
的源码实现
其中
class_replaceMethod
和
class_addMethod
中都调用了
addMethod
方法,区别在于bool值的判断,下面是
addMethod
的源码实现
坑点3:子类没有实现,父类也没有实现,下面的调用有什么问题?
在调用
personInstanceMethod
方法时,父类LGPerson中只有声明,没有实现,子类LGStudent中既没有声明,也没有实现
//*********LGPerson类*********
@interface LGPerson : NSObject
- (void)personInstanceMethod;
@end
@implementation LGPerson
@end
//*********LGStudent类*********
@interface LGStudent : LGPerson
- (void)helloword;
+ (void)sayHello;
@end
@implementation LGStudent
@end
//*********调用*********
- (void)viewDidLoad {
[super viewDidLoad];
// 黑魔法坑点二: 子类没有实现 - 父类实现
LGStudent *s = [[LGStudent alloc] init];
[s personInstanceMethod];
LGPerson *p = [[LGPerson alloc] init];
[p personInstanceMethod];
}
经过调试,发现运行代码会崩溃,报错结果如下所示
原因是
栈溢出
,
递归死循环
了,那么为什么会发生递归呢?----主要是因为
personInstanceMethod
没有实现,然后在方法交换时,始终都找不到oriMethod,然后交换了寂寞,即交换失败,当我们调用
personInstanceMethod(oriMethod)
时,也就是
oriMethod
会进入LG中
lg_studentInstanceMethod
方法,然后这个方法中又调用了
lg_studentInstanceMethod
,此时的
lg_studentInstanceMethod
并没有指向
oriMethod
,然后导致了
自己调自己
,即递归死循环
优化:避免递归死循环
- 如果
为空,为了避免方法交换没有意义,而被废弃,需要做一些事情oriMethod
- 通过
给class_addMethod
添加oriSEL
方法swiMethod
- 通过
将method_setImplementation
的swiMethod
指向IMP
不做任何事的空实现
- 通过
+ (void)lg_bestMethodSwizzlingWithClass:(Class)cls oriSEL:(SEL)oriSEL swizzledSEL:(SEL)swizzledSEL{
if (!cls) NSLog(@"传入的交换类不能为空");
Method oriMethod = class_getInstanceMethod(cls, oriSEL);
Method swiMethod = class_getInstanceMethod(cls, swizzledSEL);
if (!oriMethod) {
// 在oriMethod为nil时,替换后将swizzledSEL复制一个不做任何事的空实现,代码如下:
class_addMethod(cls, oriSEL, method_getImplementation(swiMethod), method_getTypeEncoding(swiMethod));
method_setImplementation(swiMethod, imp_implementationWithBlock(^(id self, SEL _cmd){ }));
}
// 一般交换方法: 交换自己有的方法 -- 走下面 因为自己有意味添加方法失败
// 交换自己没有实现的方法:
// 首先第一步:会先尝试给自己添加要交换的方法 :personInstanceMethod (SEL) -> swiMethod(IMP)
// 然后再将父类的IMP给swizzle personInstanceMethod(imp) -> swizzledSEL
//oriSEL:personInstanceMethod
BOOL didAddMethod = class_addMethod(cls, oriSEL, method_getImplementation(swiMethod), method_getTypeEncoding(swiMethod));
if (didAddMethod) {
class_replaceMethod(cls, swizzledSEL, method_getImplementation(oriMethod), method_getTypeEncoding(oriMethod));
}else{
method_exchangeImplementations(oriMethod, swiMethod);
}
}
method-swizzling - 类方法
类方法和实例方法的method-swizzling的原理是类似的,唯一的区别是类方法存在元类中,所以可以做如下操作
-
中只有类方法LGStudent
的声明,没有实现sayHello
@interface LGStudent : LGPerson
- (void)helloword;
+ (void)sayHello;
@end
@implementation LGStudent
@end
- 在LGStudent的分类的load方法中实现类方法的方法交换
+ (void)load{
static dispatch_once_t onceToken;
dispatch_once(&onceToken, ^{
[LGRuntimeTool lg_bestClassMethodSwizzlingWithClass:self oriSEL:@selector(sayHello) swizzledSEL:@selector(lg_studentClassMethod)];
});
}
+ (void)lg_studentClassMethod{
NSLog(@"LGStudent分类添加的lg类方法:%s",__func__);
[[self class] lg_studentClassMethod];
}
- 封装的
如下类方法的方法交换
- 需要通过
方法class_getClassMethod
获取类方法
- 在调用
和class_addMethod
方法添加和替换时,需要传入的类是class_replaceMethod
,元类可以通过元类
方法获取类的元类object_getClass
- 需要通过
//封装的method-swizzling方法
+ (void)lg_bestClassMethodSwizzlingWithClass:(Class)cls oriSEL:(SEL)oriSEL swizzledSEL:(SEL)swizzledSEL{
if (!cls) NSLog(@"传入的交换类不能为空");
Method oriMethod = class_getClassMethod([cls class], oriSEL);
Method swiMethod = class_getClassMethod([cls class], swizzledSEL);
if (!oriMethod) { // 避免动作没有意义
// 在oriMethod为nil时,替换后将swizzledSEL复制一个不做任何事的空实现,代码如下:
class_addMethod(object_getClass(cls), oriSEL, method_getImplementation(swiMethod), method_getTypeEncoding(swiMethod));
method_setImplementation(swiMethod, imp_implementationWithBlock(^(id self, SEL _cmd){
NSLog(@"来了一个空的 imp");
}));
}
// 一般交换方法: 交换自己有的方法 -- 走下面 因为自己有意味添加方法失败
// 交换自己没有实现的方法:
// 首先第一步:会先尝试给自己添加要交换的方法 :personInstanceMethod (SEL) -> swiMethod(IMP)
// 然后再将父类的IMP给swizzle personInstanceMethod(imp) -> swizzledSEL
//oriSEL:personInstanceMethod
BOOL didAddMethod = class_addMethod(object_getClass(cls), oriSEL, method_getImplementation(swiMethod), method_getTypeEncoding(swiMethod));
if (didAddMethod) {
class_replaceMethod(object_getClass(cls), swizzledSEL, method_getImplementation(oriMethod), method_getTypeEncoding(oriMethod));
}else{
method_exchangeImplementations(oriMethod, swiMethod);
}
}
- 调用如下
- (void)viewDidLoad {
[super viewDidLoad];
[LGStudent sayHello];
}
- 运行结果如下,由于符合
,所以会走到方法没有实现
中空的imp
method-swizzling的应用
method-swizzling最常用的应用是
防止数组、字典等越界崩溃
在iOS中
NSNumber
、
NSArray
、
NSDictionary
等这些类都是类簇,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。
类名 | 真身 |
---|---|
NSArray | __NSArrayI |
NSMutableArray | __NSArrayM |
NSDictionary | __NSDictionaryI |
NSMutableDictionary | __NSDictionaryM |
以 NSArray 为例
- 创建NSArray的一个分类
CJLArray
@implementation NSArray (CJLArray)
//如果下面代码不起作用,造成这个问题的原因大多都是其调用了super load方法。在下面的load方法中,不应该调用父类的load方法。这样会导致方法交换无效
+ (void)load{
Method fromMethod = class_getInstanceMethod(objc_getClass("__NSArrayI"), @selector(objectAtIndex:));
Method toMethod = class_getInstanceMethod(objc_getClass("__NSArrayI"), @selector(cjl_objectAtIndex:));
method_exchangeImplementations(fromMethod, toMethod);
}
//如果下面代码不起作用,造成这个问题的原因大多都是其调用了super load方法。在下面的load方法中,不应该调用父类的load方法。这样会导致方法交换无效
- (id)cjl_objectAtIndex:(NSUInteger)index{
//判断下标是否越界,如果越界就进入异常拦截
if (self.count-1 < index) {
// 这里做一下异常处理,不然都不知道出错了。
#ifdef DEBUG // 调试阶段
return [self cjl_objectAtIndex:index];
#else // 发布阶段
@try {
return [self cjl_objectAtIndex:index];
} @catch (NSException *exception) {
// 在崩溃后会打印崩溃信息,方便我们调试。
NSLog(@"---------- %s Crash Because Method %s ----------\n", class_getName(self.class), __func__);
NSLog(@"%@", [exception callStackSymbols]);
return nil;
} @finally {
}
#endif
}else{ // 如果没有问题,则正常进行方法调用
return [self cjl_objectAtIndex:index];
}
}
@end
- 测试代码
NSArray *array = @[@"1", @"2", @"3"];
[array objectAtIndex:3];
- 打印结果如下,会输出崩溃的日志,但是实际并不会崩溃