[Cocoa]深入浅出Cocoa之 Method Swizzling

[Cocoa]深入浅出Cocoa之 Method Swizzling

罗朝辉(http://blog.csdn.net/kesalin)

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在前文深入浅出Cocoa之消息中，我简要介绍了ObjC 中消息的基本情况，包括SEL查找，缓存以及消息转发等。在本文中，我要介绍一个很有趣的技术，Method swizzling，通过这个手法，我们可以动态修改方法的实现，从而达到修改类行为的目的。当然，还有其他办法（如 ClassPosing，Category）也可以达到这个目的。ClassPosing 是针对类级别的，是重量级的手法，Category 也差不多，比较重量级，此外 Category 还无法避免下面的递归死循环（如果你的代码出现了如下形式的递归调用，应该考虑一下你的设计，而不是使用在这里介绍的 Method Swizzling 手法，：））。

// Bar//@implementation Bar- (void) testMethod{    NSLog(@" >> Bar testMethod");}@end// Bar(BarCategory)//@implementation Bar(BarCategory)- (void) altRecursionMethod{    NSLog(@" >> Bar(BarCategory) recursionMethod");    [self altRecursionMethod];}@end

在前文深入浅出Cocoa之消息中提到，ObjC 中的类(class)和实例(instance)都是对象，类对象有自己的类方法列表，实例对象有自己的实例方法列表，这些方法列表（struct objc_method_list）是存储在 struct objc_class 中的。每个方法列表存储近似 SEL:Method 的对，Method 是一个对象，包含方法的具体实现 impl。由此可知，我们只需要修改 SEL 对应的 Method 的 impl 既可以达到修改消息行为的目的。下面来看代码：

void PerformSwizzle(Class aClass, SEL orig_sel, SEL alt_sel, BOOL forInstance){    // First, make sure the class isn't nil    if (aClass != nil) {        Method orig_method = nil, alt_method = nil;        // Next, look for the methods        if (forInstance) {            orig_method = class_getInstanceMethod(aClass, orig_sel);            alt_method = class_getInstanceMethod(aClass, alt_sel);        } else {            orig_method = class_getClassMethod(aClass, orig_sel);            alt_method = class_getClassMethod(aClass, alt_sel);        }        // If both are found, swizzle them        if ((orig_method != nil) && (alt_method != nil)) {            IMP temp;            temp = orig_method->method_imp;            orig_method->method_imp = alt_method->method_imp;            alt_method->method_imp = temp;        } else {#if DEBUG            NSLog(@"PerformSwizzle Error: Original %@, Alternate %@",(orig_method == nil)?@" not found":@" found",(alt_method == nil)?@" not found":@" found");#endif        }    } else {#if DEBUG        NSLog(@"PerformSwizzle Error: Class not found");#endif    }}void MethodSwizzle(Class aClass, SEL orig_sel, SEL alt_sel){    PerformSwizzle(aClass, orig_sel, alt_sel, YES);}void ClassMethodSwizzle(Class aClass, SEL orig_sel, SEL alt_sel){    PerformSwizzle(aClass, orig_sel, alt_sel, NO);}

让我们来分析上面代码：
1，首先，区分类方法和实例方法；
2，取得 SEL 对应的 Method；
3，修改 Method 的 impl，在这里是通过交换实现的。

上面的代码是可以工作的，但还不够完善。Apple 10.5 提供了交换 Method 实现的 API: method_exchangeImplementations 。下面我们使用这个新 API，并以 NSObject category的形式给出新的实现方式：

#if TARGET_OS_IPHONE#import <objc/runtime.h>#import <objc/message.h>#else#import <objc/objc-class.h>#endif// NSObject (MethodSwizzlingCategory)//@interface NSObject (MethodSwizzlingCategory)+ (BOOL)swizzleMethod:(SEL)origSel withMethod:(SEL)altSel;+ (BOOL)swizzleClassMethod:(SEL)origSel withClassMethod:(SEL)altSel;@end@implementation NSObject (MethodSwizzlingCategory)+ (BOOL)swizzleMethod:(SEL)origSel withMethod:(SEL)altSel{    Method origMethod = class_getInstanceMethod(self, origSel);    if (!origSel) {        NSLog(@"original method %@ not found for class %@", NSStringFromSelector(origSel), [self class]);        return NO;    }        Method altMethod = class_getInstanceMethod(self, altSel);if (!altMethod) {        NSLog(@"original method %@ not found for class %@", NSStringFromSelector(altSel), [self class]);        return NO;    }        class_addMethod(self,origSel,class_getMethodImplementation(self, origSel),method_getTypeEncoding(origMethod));class_addMethod(self,altSel,class_getMethodImplementation(self, altSel),method_getTypeEncoding(altMethod));        method_exchangeImplementations(class_getInstanceMethod(self, origSel), class_getInstanceMethod(self, altSel));return YES;}+ (BOOL)swizzleClassMethod:(SEL)origSel withClassMethod:(SEL)altSel{    Class c = object_getClass((id)self);    return [c swizzleMethod:origSel withMethod:altSel];}@end

代码就不用多解释了，下面我们来看如何使用。先看辅助类Foo：
Foo.h

////  Foo.h//  MethodSwizzling////  Created by LuoZhaohui on 1/5/12.//  Copyright (c) 2012 http://blog.csdn.net/kesalin/. All rights reserved.//#import <Foundation/Foundation.h>// Foo//@interface Foo : NSObject- (void) testMethod;- (void) baseMethod;- (void) recursionMethod;@end// Bar//@interface Bar : Foo- (void) testMethod;@end// Bar(BarCategory)//@interface Bar(BarCategory)- (void) altTestMethod;- (void) altBaseMethod;- (void) altRecursionMethod;@end

Foo.m

////  Foo.m//  MethodSwizzling////  Created by LuoZhaohui on 1/5/12.//  Copyright (c) 2012 http://blog.csdn.net/kesalin/. All rights reserved.//#import "Foo.h"// Foo//@implementation Foo- (void) testMethod{    NSLog(@" >> Foo testMethod");}- (void) baseMethod{    NSLog(@" >> Foo baseMethod");}- (void) recursionMethod{    NSLog(@" >> Foo recursionMethod");}@end// Bar//@implementation Bar- (void) testMethod{    NSLog(@" >> Bar testMethod");}@end// Bar(BarCategory)//@implementation Bar(BarCategory)- (void) altTestMethod{    NSLog(@" >> Bar(BarCategory) altTestMethod");}- (void) altBaseMethod{    NSLog(@" >> Bar(BarCategory) altBaseMethod");}- (void) altRecursionMethod{    NSLog(@" >> Bar(BarCategory) recursionMethod");    [self altRecursionMethod];}@end

下面是具体的使用示例：

int main (int argc, const char * argv[]){    @autoreleasepool    {        Foo * foo = [[[Foo alloc] init] autorelease];        Bar * bar = [[[Bar alloc] init] autorelease];                NSLog(@"========= Method Swizzling test 1 =========");                NSLog(@" Step 1");        [foo testMethod];        [bar testMethod];        [bar altTestMethod];                NSLog(@" Step 2");        [Bar swizzleMethod:@selector(testMethod) withMethod:@selector(altTestMethod)];        [foo testMethod];        [bar testMethod];        [bar altTestMethod];                NSLog(@"========= Method Swizzling test 2 =========");        NSLog(@" Step 1");        [foo baseMethod];        [bar baseMethod];        [bar altBaseMethod];                NSLog(@" Step 2");        [Bar swizzleMethod:@selector(baseMethod) withMethod:@selector(altBaseMethod)];        [foo baseMethod];        [bar baseMethod];        [bar altBaseMethod];                NSLog(@"========= Method Swizzling test 3 =========");        [Bar swizzleMethod:@selector(recursionMethod) withMethod:@selector(altRecursionMethod)];        [bar recursionMethod];    }    return 0;}

输出结果为：注意，test 3 中调用了递归调用“自己”的方法，你能理解为什么没有出现死循环么？

========= Method Swizzling test 1 =========
Step 1
>> Foo testMethod
>> Bar testMethod
>> Bar(BarCategory) altTestMethod
Step 2
>> Foo testMethod
>> Bar(BarCategory) altTestMethod
>> Bar testMethod
========= Method Swizzling test 2 =========
Step 1
>> Foo baseMethod
>> Foo baseMethod
>> Bar(BarCategory) altBaseMethod
Step 2
>> Foo baseMethod
>> Bar(BarCategory) altBaseMethod
>> Foo baseMethod
========= Method Swizzling test 3 =========
>> Bar(BarCategory) recursionMethod
>> Foo recursionMethod

test3 解释：在函数体 {} 之间的部分是真正的 IMP，而在这之前的是 SEL。通常情况下，SEL 是与 IMP 匹配的，但在 swizzling 之后，情况就不同了。下图就是调用的时序图。

rentzsch 写了一个完善的开源类 jrswizzle 来处理 Method Swizzling，如果你在工程中使用到 Method Swizzling手法，应该优先使用这个类库，：）。

Refference：

MethodSwizzling：http://www.cocoadev.com/index.pl?ExtendingClasses

jrswizzle：https://github.com/rentzsch/jrswizzle