iOS - 方法交换Method-Swizzling

了解Runtime的同学应该都听说过或者使用过Method-Swizzling，今天我们就来一起了解下Method-Swizzling的使用以及坑点。

一、Method-Swizzling的使用

新建工程，创建一个工程，创建一个LPPerson继承于NSObject，和继承于LPPerson的LPMan类，再创建一个LPMan的类别，和一个runtime的工具类：
LPPerson类：

@interface LPPerson : NSObject
- (void)personInstanceMetheod;
+ (void)personClassMetheod;
@end

@implementation LPPerson
- (void)personInstanceMetheod{
    NSLog(@"%s",__func__);
}
+ (void)personClassMetheod{
    NSLog(@"%s",__func__);
}
@end

LPMan类：

/// LPPerson的子类
@interface LPMan : LPPerson

@end

@implementation LPMan

@end

LPMan的类别：

////类别
@interface LPMan (MS)

@end

@implementation LPMan (MS)

+ (void)load{
    static dispatch_once_t onceToken;
    dispatch_once(&onceToken, ^{
        
        [LPRunTimeTool lp_methodSwizzlingWithClass:self oriSEL:@selector(personInstanceMetheod) swizzledSEL:@selector(lp_manInstanceMethod)];
}

- (void)lp_manInstanceMethod{
    [self lp_manInstanceMethod]; //lg_studentInstanceMethod -/-> personInstanceMethod
    NSLog(@"LPMan分类添加的lg对象方法:%s",__func__);
}
@end

工具类：

@interface LPRunTimeTool : NSObject
/**
 交换方法
 @param cls 交换对象
 @param oriSEL 原始方法编号
 @param swizzledSEL 交换的方法编号
 */
+ (void)lp_methodSwizzlingWithClass:(Class)cls oriSEL:(SEL)oriSEL swizzledSEL:(SEL)swizzledSEL;

@end

#import <objc/runtime.h>
@implementation LPRunTimeTool
+ (void)lp_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);
}

@end

ok，接下来，我们在Viewcontroller中完成调用:

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    // 黑魔法坑点二: 子类没有实现 - 父类实现
    LPMan *s = [[LPMan alloc] init];
    [s personInstanceMetheod];
}

运行查看结果：

2020-10-25 14:51:17.067194+0800 Method-SwizzlingTest[55258:1422381] -[LPPerson personInstanceMetheod]
2020-10-25 14:51:17.067288+0800 Method-SwizzlingTest[55258:1422381] LPMan分类添加的lg对象方法:-[LPMan(MS) lp_manInstanceMethod]

结果是正确的，我们来分析下为什么是正确的：

  • 1：结合我们前面学习的知识，知道dyld链接过程中，会先调用LPMan类别的load方法，load方法中执行LPRunTimeTool的lp_methodSwizzlingWithClass:self方法
  • 2：lp_methodSwizzlingWithClass:self里面调用了系统的method_exchangeImplementations方法，已经将LPPerson的personInstanceMetheod的imp和LPMan的lp_manInstanceMethod的imp实现了交换
  • 3：LPMan的对象，调用父类的personInstanceMetheod方法时，实际是执行的LPMan的lp_manInstanceMethod方法，
  • 4：lp_manInstanceMethod执行时，先自己调用了一次lp_manInstanceMethod，此时实际上是执行的LPPerson的personInstanceMetheod方法，所以会打印第一次
  • 5：然后再继续执行lp_manInstanceMethod里面，所以会打印第二次

二、坑点

坑点1：

我们在Viewcontroller中创建一个LPPerson，并且去调用他自己的personInstanceMetheod:

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    LPMan *s = [[LPMan alloc] init];
    [s personInstanceMetheod];

    LPPerson *p = [[LPPerson alloc] init];
    [p personInstanceMetheod];
}

运行查看结果：

2020-10-25 15:09:45.518448+0800 Method-SwizzlingTest[55464:1432664] -[LPPerson personInstanceMetheod]
2020-10-25 15:09:45.518581+0800 Method-SwizzlingTest[55464:1432664] LPMan分类添加的lg对象方法:-[LPMan(MS) lp_manInstanceMethod]
2020-10-25 15:09:45.518656+0800 Method-SwizzlingTest[55464:1432664] -[LPPerson lp_manInstanceMethod]: unrecognized selector sent to instance 0x600000004520
2020-10-25 15:09:45.518880+0800 Method-SwizzlingTest[55464:1432664] Failed to set (contentViewController) user defined inspected property on (NSWindow): -[LPPerson lp_manInstanceMethod]: unrecognized selector sent to instance 0x600000004520

可以看到，s调用personInstanceMetheod的时候，没有问题，但是p调用personInstanceMetheod的时候就崩溃了，这是因为什么呢？
LPMan的对象调用personInstanceMetheod的时候，内部已经完成了方法交换，所以这一步是不会有问题的，但是LPPerson的对调用personInstanceMetheod的时候，因为已经完成了方法交换，实际上是调用的LPMan的lp_manInstanceMethod方法，但是对于LPPerson本身来说，它并没有这个方法，这个时候LPPerson就会沿着它的继承链一直到找到nil，但是都没有，所以就会直接崩溃。

那么我们怎么解决呢？
既然报错是因为LPPerson没有这个方法，那如果它有了不就可以了吗？所以我们就手动给它加上，在LPRuntimeTool中添加方法：

+ (void)lp_betterMethodSwizzlingWithClass:(Class)cls oriSEL:(SEL)oriSEL swizzledSEL:(SEL)swizzledSEL;
+ (void)lp_betterMethodSwizzlingWithClass:(Class)cls oriSEL:(SEL)oriSEL swizzledSEL:(SEL)swizzledSEL{
    
    if (!cls) NSLog(@"传入的交换类不能为空");
    // oriSEL       personInstanceMethod
    // swizzledSEL  lg_studentInstanceMethod
    
    Method oriMethod = class_getInstanceMethod(cls, oriSEL);
    Method swiMethod = class_getInstanceMethod(cls, swizzledSEL);
   
    // 尝试添加你要交换的方法 - lg_studentInstanceMethod
    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);
    }
  
}

然后在LPMan的分类中调用：

+ (void)load{
    static dispatch_once_t onceToken;
    dispatch_once(&onceToken, ^{
        [LPRunTimeTool lp_betterMethodSwizzlingWithClass:self oriSEL:@selector(personInstanceMetheod) swizzledSEL:@selector(lp_manInstanceMethod)];
    });
}

运行，查看结果：

2020-10-25 15:23:46.527062+0800 Method-SwizzlingTest[55557:1439736] -[LPPerson personInstanceMetheod]
2020-10-25 15:23:46.527158+0800 Method-SwizzlingTest[55557:1439736] LPMan分类添加的lg对象方法:-[LPMan(MS) lp_manInstanceMethod]
2020-10-25 15:23:46.527203+0800 Method-SwizzlingTest[55557:1439736] -[LPPerson personInstanceMetheod]

dangdang，完美。我们再分析下lp_betterMethodSwizzlingWithClass:方法：

  • 1.首先判断当前类，如果类都不存在，后面完全没有必要进行了，所以直接return
  • 2.给当前类是添加原始sel，但是用的是交换的sel的imp，这一步主要是当前类是否存在原始的sel，如果自己有，则添加不成功返回NO，如果自己没有，但是父类有，或者其继承链的的其他类有，则添加成功，返回YES。根据我们前面学到的知识，可以知道，子类重写父类的方法，在方法列表中会放在最前面。
  • 3.判断添加的结果：
    • 1).如果添加成功：说明之前类没有实现，所以我们直接使用class_replaceMethod，使用需要原始方法的imp替换了需要交换方法的imp。即oriSEL和swiMethod的imp，swizzledSEL和oriMethod的imp这样也就完成了方法交换。此时，LPPerson调用personInstanceMetheod，还是personInstanceMetheod的imp，所以不会报错。
    • 2).如果添加不成功，说明自己本身有了，所以直接交换即可。此时，LPPerson调用personInstanceMetheod就是我们之前分析的过程，也不会报错。

坑点2：

接下来，我们将LPPerson中personInstanceMetheod的实现注释掉，以及Viewcontroller中LPPerson的代码也注释掉：

@implementation LPPerson
//- (void)personInstanceMetheod{
//    NSLog(@"%s",__func__);
//}
+ (void)personClassMetheod{
    NSLog(@"%s",__func__);
}
@end

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    // 黑魔法坑点二: 子类没有实现 - 父类实现
    LPMan *s = [[LPMan alloc] init];
    [s personInstanceMetheod];

    // personInstanceMethod -> lg_studentInstanceMethod
//    LPPerson *p = [[LPPerson alloc] init];
//    [p personInstanceMetheod];
}

再次运行看下结果：


image.png

可以看到，这个时候在lp_manInstanceMethod方法发生了死循环，导致崩溃了，但是为什么会造成死循环呢？
这是因为在方法交换的时候，因为LPPerson中没有实现personInstanceMetheod，所以获取到的 oriMethod就是nil，这时候去交换方法，结果就是lp_manInstanceMethod的imp并没有交换给personInstanceMetheod，所以在lp_manInstanceMethod中再调用lp_manInstanceMethod，实际就是递归了，所以就发生了死循环。

image.png

既然是因为oriMethod没有，那我们就判断下，如果没有就给它添加上不就行了吗？在LPRunTimeTool中继续添加如下方法，并在LPMan中调用：

+ (void)lp_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) { // 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(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(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);
    }
    
}

再次运行：

2020-10-25 16:08:42.852133+0800 Method-SwizzlingTest[56249:1537593] 来了一个空的 imp
2020-10-25 16:08:42.852205+0800 Method-SwizzlingTest[56249:1537593] LPMan分类添加的lg对象方法:-[LPMan(MS) lp_manInstanceMethod]

可以看到，死循环的问题，已经解决了。
我们来分析下lp_bestMethodSwizzlingWithClass中代码：对比lp_betterMethodSwizzlingWithClass:主要就是增加对oriMethod的判断，如果为空，我们则手动添加一个方法，并且通过method_setImplementation重设它的imp。在这里，你可以完成很多的事情，比如说错误上报啊等等。

三、类方法的交换

其实通过实例方法的交换以及我们前面知道继承链关系，类方法的交换和实例方法的交换非常类似，唯一的区别是类方法存在元类中。所以，同样的，我们也可以构造一个类方法的交换方法：

+ (void)lp_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);
    }
    
}

在我们实际开发中，利用method-swizzling可以做非常多的事情，比如崩溃拦截等等，感兴趣的同学可以自己去探索哦！

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