iOS 详解swizzle 在数组、字典、字符串中的应用

简单说下写这篇简书的目的吧,swizzle 对iOS开发者并不陌生,网上也有很多资料。但是我浏览一些文章,多数都是写的不全。为什么不全,一是swizzle 在实现方法交换时不够严谨,二是,对数组、字典添加安全防护时也不全面,里面还是有很多细节的。

先上代码:

示例代码地址 提取码:3iy6

一、swizzle 的简单介绍

swizzle又叫黑魔法,它可以在运行时实现两个方法(对象方法或者类方法)的交换。

@implementation Person
- (void)run
{
    NSLog(@"Person -- run");
}
@end
@implementation Student
+ (void)load
{
    [Swizzle swizzleInstanceMethodWithClass:[self class] originlaSelector:@selector(run) swizzleSelector:@selector(goodRun)];
}
- (void)goodRun
{
    NSLog(@"Student --- goodRun");
//    [self goodRun];
}
@end
    Student *student = [Student new];
    [student run];
运行结果

我们可以看到,子类(student)调用父类的方法(run)时,内部调的是子类的方法(goodRun)。

二、swizzle的实现

// 交换某个类的对象方法
+ (void)swizzleInstanceMethodWithClass:(Class)cls originlaSelector:(SEL)originalSelector swizzleSelector:(SEL)swizzleSelector
{
    Method originalMethod = class_getInstanceMethod(cls, originalSelector);
    Method swizzleMethod = class_getInstanceMethod(cls, swizzleSelector);
    
    BOOL isAddMethod = class_addMethod(cls,originalSelector,method_getImplementation(swizzleMethod),method_getTypeEncoding(swizzleMethod));
    if (isAddMethod) {
        class_replaceMethod(cls,swizzleSelector,method_getImplementation(originalMethod),method_getTypeEncoding(originalMethod));
    } else {
        method_exchangeImplementations(originalMethod, swizzleMethod);
    }
}
// 交换某个类的类方法
+ (void)swizzleClassMethodWithClass:(Class)cls originlaSelector:(SEL)originalSelector swizzleSelector:(SEL)swizzleSelector
{
    Class metaClass = object_getClass(cls);
    Method originalMethod = class_getClassMethod(metaClass, originalSelector);
    Method swizzledMethod = class_getClassMethod(metaClass, swizzleSelector);
    
    BOOL isAddMethod = class_addMethod(metaClass,originalSelector,method_getImplementation(swizzledMethod),method_getTypeEncoding(swizzledMethod));
    
    if (isAddMethod) {
        class_replaceMethod(metaClass,swizzleSelector,method_getImplementation(originalMethod),method_getTypeEncoding(originalMethod));
    } else {
        method_exchangeImplementations(originalMethod, swizzledMethod);
    }
    
}

注意点:网上有些资料是不先调用class_addMethod函数的,而是直接调用method_exchangeImplementations就完了

  • 现在我们就来讲解下为什么要先调用class_addMethod函数

先结合场景我们看下不这么做的后果是什么:
首先我们先回顾上面简介swizzle写的代码,可以看到在Student类中我先把[slef goodRun]方法注释了,如果不注释[slef goodRun]方法,并且不先执行执行class_addMethod 和里面的判断的话调用[[Person new] run] 是会奔溃的。 这是奔溃的信息

奔溃信息

那么,为什么就会奔溃呢?也就是class_addMethod和判断里面代码的作用是什么了。我们先把步骤解析一下:
1.Person 中的run 方法实现变成 Student中goodRun方法实现,而Student中的goodRun方法除了自己需要添加的功能外还调用Person 中的run方法(这是保证父类的方法功能不影响)。
2.[[Person new] run]方法执行可以解析为两步:一是goodRun方法中自己添加的功能 ,二是Person类中的run方法。问题就是处在第二步,Person类中的run方法已经变成goodRun了,就等于,父类调用了子类的goodRun方法,大家都知道这是不允许的,所以会报方法找不到的错误。
3.[[Student new] run] 方法则是子类调用父类的方法,而父类的run方法实现变成Student 中goodRun方法的实现,同样解析成两步是:一是goodRun中自己添加的功能,二是父类中run方法的功能。子类调用父类的方法这是没问题的。所以[[Student new] run]是不会奔溃的。
这就是奔溃原因的所在。而在开发中实现方法的交换,都是会先加自己需要的功能,最后再调源方法的。比如:我想给数组添加对象时过滤掉nil的对象,以防奔溃,那么你就可以在替换的方法中添加判断,最后一步需要再调用源方法addObject,这样才能保证数组添加对象功能的正常和过滤nil的对象。

class_addMethod:给某个类添加一个方法,添加成功返回YES,否者返回NO
class_replaceMethod:将某个类中的方法替换

那么,怎么来解决这种奔溃问题呢
问题就出现在父类的实例调用自己方法时,调用了子类的方法,所以,解决办法就出来了,我们让父类调用自己的方法时还是调用的自己的方法,而子类调用时,调用的是子类自己重写父类的方法和新增的方法功能。简单来说就是[[Person new] run]是调Person自己的run方法,[[Student new] run] 是调用Student重写父类的run 方法和自己新加的goodRun 方法。

class_addMethod函数和里面判断步骤详解:

  • 先调用class_addMethod函数,给Student 类中新增一个名字叫run的方法而实现是用Student新增的goodRun方法的实现,这就等于Student重写了父类的方法,并且这个方法还有我们自己新增的功能
  • 再调用class_replaceMethod方法,将我们新增的goodRun方法的实现替换成父类Person中的run方法实现。
    这个时候,Person 类中的run方法还是自己的run方法,而Student中的新增了一个带有父类Person的run方法功能和自己新增的功能,新增的goodRun方法实现是父类Person的run方法实现。
    [[Person new] run]调用是调用自己的run方法,所以没有问题
    [[Student new] run] 方法解析成具体的步骤为:一:调用Studnet 中新增的run方法,二:新增的原来goodRun方法的功能 三:父类中run方法的实现。
    这样就达到了我们既新增了功能,又保证原方法的功能。

用一份伪代码来描述这个过程就很清晰明了了

未新增方法和替换前.jpeg

调用class_addMethod后.jpeg

调用class_replaceMethod函数后.jpeg

三、swizzle在数组等容器类中的应用

对这些容器类做防护时,我们就需要明确对应的类型都是有哪些,还有需要做防护的API都有哪些,只对单个API或者类型不全时,还是没有起到防护的作用,也就失去了这功能的意义了。

1.NSArray:

  • 先了解NSArray在不同形式下的类型:
    • alloc后所得到的类为__NSPlaceholderArray
    • 当init为一个空数组后,变成了__NSArray0
    • 如果有且仅有一个元素,那么为__NSSingleObjectArrayI
    • 如果数组大于一个元素,那么为__NSArrayI
  • 需要防护的API有哪些:
    • arrayWithObjects:count:
    • objectAtIndex:
    • objectsAtIndexes:
    • arrayWithObjects:count:

2.NSMutableArray:

  • 类型:__NSArrayM
  • 需要防护的API:
    • objectAtIndex:
    • addObject:
    • removeObjectAtIndex:
    • removeObjectsAtIndexes:
    • removeObjectsInRange:
    • replaceObjectAtIndex:withObject:
    • replaceObjectsAtIndexes:withObjects:
    • replaceObjectsInRange:withObjectsFromArray:
    • insertObject:atIndex:
    • insertObjects:atIndexes:

3.NSDictionary:

  • 需要防护的类型:
    • __NSPlaceholderDictionary
    • NSDictionary
  • 需要防护的API:
    • dictionaryWithObject:forKey:
    • dictionaryWithObjects:forKeys:

4.NSMutableDictionary:

  • 需要防护的类型:
    • __NSDictionaryM
  • 需要防护的API:
    • setObject:forKey:
    • setValue:forKey:
    • removeObjectForKey:

5.NSString:

  • 需要防护的类型:
    • __NSCFConstantString
  • 需要防护的API:
    • characterAtIndex:
    • substringToIndex:
    • substringFromIndex:
    • substringWithRange:
    • stringByReplacingCharactersInRange:withString:
    • stringByAppendingString:

6.NSMutableString:

  • 需要防护的类型:
    • ____NSCFString
  • 需要防护的API:
    • replaceCharactersInRange:withString:
    • insertString:atIndex:
    • deleteCharactersInRange:

如何得到这些容器类型呢,只要我们多试几种创建和初始化的形式,然后让程序奔溃,从奔溃的信息里面就可以看到对应的类型是什么了。

补充:

对于有些API,比如:NSDictionary的objectForKey:传入的key为nil时不会奔溃,那么我们就不需要防护了。还有一些像 NSMutableDictionary继承至NSDictionary 所以,初始化的那些方法不需要写了,同时removeObjectForKeys: 这种在数组种就做了防护,所以也不需要了。这些API不一定写全了,但在日常开发中基本是够用了,其他不常见的API添不添加也就显的不重要了。

最后在说点其他的东西。
很多人写的swizzle实现是写在load方法中的,至于到底要不要写在load方法中,我觉得还是依据个人项目的需要把。

  • 首先,load方法是在程序加载到内存的时候调用,也就是程序启动前系统自动调用,而且只会调用一次。但是,大量的load方法是会影响程序的启动时间,虽然load方法只会调用一次,但却可以手动调用。所以,又出现了在load方法中使用GCD的dispatch_once保证只会交换一次了。
  • 个人觉得,功能就应该具备开启和关闭的能力,既然我可以开启防护,那么就应该具备关闭防护的能力。那么在load方法中写,就不合适了
  • 既然要具备开启和关闭的能力,那么就需要做好过滤重复开启的操作

结束

除了数组、字典、字符串,还有其他的都可以做防护,比如:NSNotification移除一个不存在的监听者、KVC的设值了一个不存在的key或者keyPath、KVO监听了一个不存在的keyPath,或者移除了一个不存在的keyPath、消息发送中找不到方法的错误等等。如果你将这些都加上防护,那么一定会减少很多奔溃的出现。

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