今天我们讨论的hook方式仅仅是指Method Swizzle，fishhook、Cydia Substrate 等方式不在今天的讨论范畴。
hook load方法我们主要面临以下问题：
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能不能hook：hook的原理是什么，
load方法和普通方法有什么不同？ -
什么时机hook：我们经常在
load方法中hook其他方法，那hookload方法在什么时机呢？
能不能hook?
首先，我们看下Objc中方法交换的原理，下面是一段典型的实现方法交换的代码：
Class class = [self class];
// 原方法名和替换方法名
SEL originalSelector = @selector(isEqualToString:);
SEL swizzledSelector = @selector(swizzle_IsEqualToString:);
// 原方法和替换方法
Method originalMethod = class_getInstanceMethod(class, originalSelector);
Method swizzledMethod = class_getInstanceMethod(class, swizzledSelector);
// 如果当前类没有原方法的实现IMP，先调用class_addMethod来给原方法添加实现
BOOL didAddMethod = class_addMethod(class,
originalSelector,
method_getImplementation(swizzledMethod),
method_getTypeEncoding(swizzledMethod));
if (didAddMethod) {// 添加方法实现IMP成功后，替换方法实现
class_replaceMethod(class,
swizzledSelector,
method_getImplementation(originalMethod),
method_getTypeEncoding(originalMethod));
} else { // 有原方法，交换两个方法的实现
method_exchangeImplementations(originalMethod, swizzledMethod);
}
其中实现交换的关键方法是class_replaceMethod 和 method_exchangeImplementations，我们分别看下这两个方法的实现原理（源码来自：objc-runtime-new.mm）。
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class_replaceMethodIMP class_replaceMethod(Class cls, SEL name, IMP imp, const char *types) { if (!cls) return nil; mutex_locker_t lock(runtimeLock); return addMethod(cls, name, imp, types ?: "", YES); }class_replaceMethod实际上调用的addMethods，入参replace = YES，我们看下addMethods的实现：static IMP addMethod(Class cls, SEL name, IMP imp, const char *types, bool replace) { IMP result = nil; runtimeLock.assertLocked(); checkIsKnownClass(cls); ASSERT(types); ASSERT(cls->isRealized()); method_t *m; if ((m = getMethodNoSuper_nolock(cls, name))) { // already exists if (!replace) { result = m->imp; } else { result = _method_setImplementation(cls, m, imp); } } else { // fixme optimize method_list_t *newlist; newlist = (method_list_t *)calloc(sizeof(*newlist), 1); newlist->entsizeAndFlags = (uint32_t)sizeof(method_t) | fixed_up_method_list; newlist->count = 1; newlist->first.name = name; newlist->first.types = strdupIfMutable(types); newlist->first.imp = imp; prepareMethodLists(cls, &newlist, 1, NO, NO); cls->data()->methods.attachLists(&newlist, 1); flushCaches(cls); result = nil; } return result; }addMethods中最终调用_method_setImplementation来替换Method的imp来实现方法替换：static IMP _method_setImplementation(Class cls, method_t *m, IMP imp) { runtimeLock.assertLocked(); if (!m) return nil; if (!imp) return nil; IMP old = m->imp; m->imp = imp; // Cache updates are slow if cls is nil (i.e. unknown) // RR/AWZ updates are slow if cls is nil (i.e. unknown) // fixme build list of classes whose Methods are known externally? flushCaches(cls); adjustCustomFlagsForMethodChange(cls, m); return old; } -
method_exchangeImplementationsmethod_exchangeImplementations的实现相对简单：void method_exchangeImplementations(Method m1, Method m2) { if (!m1 || !m2) return; mutex_locker_t lock(runtimeLock); //交换IMP IMP m1_imp = m1->imp; m1->imp = m2->imp; m2->imp = m1_imp; // RR/AWZ updates are slow because class is unknown // Cache updates are slow because class is unknown // fixme build list of classes whose Methods are known externally? flushCaches(nil); adjustCustomFlagsForMethodChange(nil, m1); adjustCustomFlagsForMethodChange(nil, m2); }方法交换的核心是通过交换Method的imp来实现交换方法，而
method_exchangeImplementations入参是Method，Method通过class_getClassMethod或者class_getInstanceMethod。class_getClassMethod最终还是调用的class_getInstanceMethod（注意：这里为什么用cls->getMeta()，我们后面介绍）：Method class_getClassMethod(Class cls, SEL sel) { if (!cls || !sel) return nil; return class_getInstanceMethod(cls->getMeta(), sel); }class_getInstanceMethod最终通过搜索方法列表找到对应方法（调用栈较长，这里就不提供源码了）。
通过上面的分析：如果load方法在类的方法列表中，就能实现方法交换。我们新建个带个load和替换方法swizzle_load的类：
@implementation ClassA
+ (void)load {
NSLog(@"load");
}
+ (void)swizzle_load {
NSLog(@"swizzle_load");
}
@end
然后在main函数中写一段测试代码，获取ClassA的方法列表：
void runTests (Class c ) {
unsigned int count;
Method *methods = class_copyMethodList(c, &count);
for (int i = 0; i < count; i++) {
Method method = methods[i];
SEL selector = method_getName(method);
NSString *name = NSStringFromSelector(selector);
NSLog(@"方法名：%@",name);
}
}
int main(int argc, const char * argv[]) {
@autoreleasepool {
runTests(ClassA.class);
}
return 0;
}
我们发现：ClassA的方法列表是空的。
为了理解这个原因，我们需要了解下元类（Meta Class）。我们知道Objc中方法的调用是通过给对象发消息实现的，对于实例方法是可行的，但是类方法呢？类方法的调用没有“对象”可以发送消息。所以Objc的设计者引入了元类：元类对象是描述类对象的类，每个类都有自己的元类，也就是类的isa指向的类，调用类方法实际上是给类的元类对象发送消息。上文中class_getClassMethod 的实现是调用class_getInstanceMethod并且入参 cls->getMeta()正是这个原因。
对象，类，元类关系示意
了解了元类后，既然load方法是类方法，那我们尝试获取下ClassA元类的方法列表，将main函数中的代码做下修改：
int main(int argc, const char * argv[]) {
@autoreleasepool {
Class metaClass = objc_getMetaClass("ClassA");
runTests(metaClass);
}
return 0;
}
HookTest[10929:9866637] 方法名：swizzle_load
HookTest[10929:9866637] 方法名：load
现在我们成功获取到了ClassA的方法列表。方法列表中既然有load ，说明load方法是可以hook的了。我们新建ClassB，并且保证先调用ClassB的load方法（Compile Sources的顺序：ClassB在ClassA前面），然后在ClassB中的load方法hook ClassA的load方法（注意：这里交换的是ClassA的元类的方法，其它类方法的hook同理）：
+ (void) load {
Class class = NSClassFromString(@"ClassA");
//交换的是ClassA的元类的方法
Class mateClass = objc_getMetaClass("ClassA");
// 原方法名和替换方法名
SEL originalSelector = @selector(load);
SEL swizzledSelector = @selector(swizzle_load);
// 原方法和替换方法
Method originalMethod = class_getClassMethod(class, originalSelector);
Method swizzledMethod = class_getClassMethod(class, swizzledSelector);
// 如果当前类没有原方法的实现IMP，先调用class_addMethod来给原方法添加实现
BOOL didAddMethod = class_addMethod(mateClass,
originalSelector,
method_getImplementation(swizzledMethod),
method_getTypeEncoding(swizzledMethod));
if (didAddMethod) {// 添加方法实现IMP成功后，替换方法实现
class_replaceMethod(mateClass,
swizzledSelector,
method_getImplementation(originalMethod),
method_getTypeEncoding(originalMethod));
} else { // 有原方法，交换两个方法的实现
method_exchangeImplementations(originalMethod, swizzledMethod);
}
}
@end
运行后发现：ClassA的swizzle_load方法并没有被调用，load方法hook失败。
什么时机hook？
上文中解决了元类、load 调用顺序的问题，为什么还是失败了呢？是不是hook的时机晚了呢？我们先来了解下load方法的调用原理，我们在ClassA的load方法打个断点，看下调用栈：
load方法调用栈
动态链接器dyld完成对二进制文件（动态库，可执行文件）的初始化后通过回调函数_dyld_objc_notify_register调用load_images和call_load_methods实现load方法的调用：
void
load_images(const char *path __unused, const struct mach_header *mh)
{
// Return without taking locks if there are no +load methods here.
if (!hasLoadMethods((const headerType *)mh)) return;
recursive_mutex_locker_t lock(loadMethodLock);
// Discover load methods
{
mutex_locker_t lock2(runtimeLock);
prepare_load_methods((const headerType *)mh);
}
// Call +load methods (without runtimeLock - re-entrant)
call_load_methods();
}
load_images中先通过prepare_load_methods将所有类的load方法加入到list中：
void prepare_load_methods(const headerType *mhdr)
{
size_t count, i;
runtimeLock.assertLocked();
classref_t const *classlist =
_getObjc2NonlazyClassList(mhdr, &count);
for (i = 0; i < count; i++) {
schedule_class_load(remapClass(classlist[i]));
}
category_t * const *categorylist = _getObjc2NonlazyCategoryList(mhdr, &count);
for (i = 0; i < count; i++) {
category_t *cat = categorylist[i];
Class cls = remapClass(cat->cls);
if (!cls) continue; // category for ignored weak-linked class
if (cls->isSwiftStable()) {
_objc_fatal("Swift class extensions and categories on Swift "
"classes are not allowed to have +load methods");
}
realizeClassWithoutSwift(cls, nil);
ASSERT(cls->ISA()->isRealized());
add_category_to_loadable_list(cat);
}
}
prepare_load_methods中调用schedule_class_load，的实现如下：
static void schedule_class_load(Class cls)
{
if (!cls) return;
ASSERT(cls->isRealized()); // _read_images should realize
if (cls->data()->flags & RW_LOADED) return;
// Ensure superclass-first ordering
schedule_class_load(cls->superclass);
add_class_to_loadable_list(cls);
cls->setInfo(RW_LOADED);
}
这里主要看下add_class_to_loadable_list的实现：
void add_class_to_loadable_list(Class cls)
{
IMP method;
loadMethodLock.assertLocked();
method = cls->getLoadMethod();
if (!method) return; // Don't bother if cls has no +load method
if (PrintLoading) {
_objc_inform("LOAD: class '%s' scheduled for +load",
cls->nameForLogging());
}
if (loadable_classes_used == loadable_classes_allocated) {
loadable_classes_allocated = loadable_classes_allocated*2 + 16;
loadable_classes = (struct loadable_class *)
realloc(loadable_classes,
loadable_classes_allocated *
sizeof(struct loadable_class));
}
loadable_classes[loadable_classes_used].cls = cls;
loadable_classes[loadable_classes_used].method = method;
loadable_classes_used++;
}
注意这里的method只是load方法的imp，并不是Method结构体,看下getLoadMethod的实现：
IMP
objc_class::getLoadMethod()
{
runtimeLock.assertLocked();
const method_list_t *mlist;
ASSERT(isRealized());
ASSERT(ISA()->isRealized());
ASSERT(!isMetaClass());
ASSERT(ISA()->isMetaClass());
mlist = ISA()->data()->ro->baseMethods();
if (mlist) {
for (const auto& meth : *mlist) {
const char *name = sel_cname(meth.name);
if (0 == strcmp(name, "load")) {
return meth.imp;
}
}
}
return nil;
}
loadable_classes 记录了所有有load方法的类和load方法的imp，prepare_load_methods结束后通过call_load_methods调用所有的load方法：
void call_load_methods(void)
{
static bool loading = NO;
bool more_categories;
loadMethodLock.assertLocked();
// Re-entrant calls do nothing; the outermost call will finish the job.
if (loading) return;
loading = YES;
void *pool = objc_autoreleasePoolPush();
do {
// 1. Repeatedly call class +loads until there aren't any more
while (loadable_classes_used > 0) {
call_class_loads();
}
// 2. Call category +loads ONCE
more_categories = call_category_loads();
// 3. Run more +loads if there are classes OR more untried categories
} while (loadable_classes_used > 0 || more_categories);
objc_autoreleasePoolPop(pool);
loading = NO;
}
call_class_loads的实现:
static void call_class_loads(void)
{
int i;
// Detach current loadable list.
struct loadable_class *classes = loadable_classes;
int used = loadable_classes_used;
loadable_classes = nil;
loadable_classes_allocated = 0;
loadable_classes_used = 0;
// Call all +loads for the detached list.
for (i = 0; i < used; i++) {
Class cls = classes[i].cls;
load_method_t load_method = (load_method_t)classes[i].method;
if (!cls) continue;
if (PrintLoading) {
_objc_inform("LOAD: +[%s load]\n", cls->nameForLogging());
}
(*load_method)(cls, @selector(load));
}
// Destroy the detached list.
if (classes) free(classes);
}
通过上面的分析，我们知道了load方法为什么hook失败的原因：在调用load方法之前，所有有load方法的类和load方法的imp已经被记录到loadable_classeslist中，所以后面再交换load方法的imp就没用了。 那么hook的操作还能提前吗，提前到prepare_load_methods之前呢？其实是可以的，了解dyld过程的可能知道：dyld对每个二进制文件（动态库，可执行文件）都会有一个load_images的回调，而这个回调的顺序也是二进制文件的加载顺序，二进制文件的加载顺序是先动态库，再可执行文件（从依赖关系的叶子节点开始加载）。如果我们在一个动态库中hook可执行文件中的某个load方法应该可以提前到可执行文件的prepare_load_methods之前。
将ClassB制作成动态库，然后加到工程中，结构如下：
工程结构
运行下后：
HookTest[21670:10529108] swizzle_load
如果要hook某个动态库中的load方法呢？原理是一样的，找到在它前面加载的动态库即可。
综上，load方法是可以hook的，不过成本较高。在大型App中，load方法在整个App的启动耗时中可能会有比较大的占比。在做启动优化的过程中，需要计算load方法的耗时，如果使用日志的方式往往工作量巨大，甚至在多二进制文件的工程中变得不可能，上面的hook方式可以作为参考。
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