Objective-C的hook方案: Method Swizzling

Method Swizzling是改变一个selector的实际实现的技术。通过这一技术，我们可以在运行时通过修改类的分发表中selector对应的函数，来修改方法的实现。

Method Swizzling 原理

在Objective-C中调用一个方法，其实是向一个对象发送消息，查找消息的唯一依据是selector的名字。利用Objective-C的动态特性，可以实现在运行时偷换selector对应的方法实现，达到给方法挂钩的目的。 每个类都有一个方法列表，存放着selector的名字和方法实现的映射关系。IMP有点类似函数指针，指向具体的Method实现。

• 我们可以利用 method_exchangeImplementations 来交换2个方法中的IMP；
• 我们可以利用 class_replaceMethod 来修改类；
• 我们可以利用 method_setImplementation 来直接设置某个方法的IMP。
  …… 归根结底，就是偷换了selector的IMP

Method Swizzling 实践

举个例子：我们想跟踪在程序中每一个 viewController 展示给用户的次数：当然，我们可以在每个viewController 的 viewDidAppear 中添加跟踪代码；但是这太过麻烦，需要在每个view controller中写重复的代码。创建一个子类可能是一种实现方式，但需要同时创建 UIViewController, UITableViewController, UINavigationController 及其它 UIKit中viewController 的子类，这同样会产生许多重复的代码。 这种情况下，我们就可以使用Method Swizzling，如在代码所示：

import <objc/runtime.h>

@implementation HYHMainViewController

+ (void)load {

       static dispatch_once_t onceToken;
   dispatch_once(&onceToken, ^{

       Class class = [self class];    
 
       SEL originalSelector = @selector(viewWillAppear:);
       SEL swizzledSelector = @selector(my_viewWillAppear:);

       Method originalMethod = class_getInstanceMethod(class, originalSelector);
       Method swizzledMethod = class_getInstanceMethod(class, swizzledSelector);

        BOOL didAddMethod =
                   class_addMethod(class,
           originalSelector,
           method_getImplementation(swizzledMethod),
           method_getTypeEncoding(swizzledMethod));

       if (didAddMethod) {/ 判断是否已经有这个方法了

           class_replaceMethod(class,
           swizzledSelector,
           method_getImplementation(originalMethod),
           method_getTypeEncoding(originalMethod));

       } else {

           method_exchangeImplementations(originalMethod, swizzledMethod);

      }
   });
}


-(void)viewWillAppear:(BOOL)animated{

   [super viewWillAppear:animated];
   NSLog(@"我在swiz_viewWillAppear执行之后执行的这段代码");

}
@end


- (void)my_viewWillAppear:(BOOL)animated{

   //插入需要执行的代码
   NSLog(@"我在viewWillAppear执行前偷偷插入了一段代码");
   //不能干扰原来的代码流程，插入代码结束后要让本来该执行的代码继续执行
   [self my_viewWillAppear:animated];

}
 @end

打印的Log：

2016-05-25 11:22:27.028 xiaoHong[1340:58547] 我在viewWillAppear执行前偷偷插入了一段代码   
2016-05-25 11:22:27.028 xiaoHong[1340:58547] 我在swiz_viewWillAppear执行之后执行的这段代码  

在这里，我们通过 method swizzling 修改了 UIViewController 的@selector(viewWillAppear:)对应的函数指针，使其实现指向了我们自定义的 my_viewWillAppear 的实现。这样，当 UIViewController 及其子类的对象调用 viewWillAppear 时，都会打印一条日志信息。

上面的例子很好地展示了使用method swizzling在一个类中注入一些我们新的操作。当然，还有许多场景可以使用method swizzling，在此不多举例。

使用 Method Swizzling 编程就好比切菜时使用锋利的刀，一些人因为担心切到自己所以害怕锋利的刀具，可是事实上，使用钝刀往往更容易出事，而利刀更为安全。 Method swizzling 可以帮助我们写出更好的，更高效的，易维护的代码。但是如果滥用它，也将会导致难以排查的bug。 在此我们说说使用method swizzling需要注意的一些问题：

Swizzling应该总是在+load中执行

在Objective-C中，运行时会自动调用每个类的两个方法。

• +load会在类初始加载时调用，+initialize会在第一次调用类的类方法或实例方法之前被调用。这两个方法是可选的，且只有在实现了它们时才会被调用。由于method swizzling会影响到类的全局状态，因此要尽量避免在并发处理中出现竞争的情况。

• +load能保证在类的初始化过程中被加载，并保证这种改变应用级别的行为的一致性。相比之下，+initialize在其执行时不提供这种保证—事实上，如果在应用中没有给这个类发送消息，则它可能永远不会被调用。

多个有继承关系的类的对象swizzle时，先从父对象开始。 这样才能保证子类方法拿到父类中的被swizzle的实现。在+(void)load中swizzle不会出错，就是因为load类方法会默认从父类开始调用。

Swizzling应该总是在dispatch_once中执行

与上面相同，因为swizzling会改变全局状态，所以我们需要在运行时采取一些预防措施。原子性就是这样一种措施，它确保代码只被执行一次，不管有多少个线程。GCD的dispatch_once可以确保这种行为，我们应该将其作为method swizzling的最佳实践。

选择器、方法与实现

在Objective-C中，选择器(selector)、方法(method)和实现(implementation)是运行时中一个特殊点，虽然在一般情况下，这些术语更多的是用在消息发送的过程描述中。 以下是Objective-C Runtime Reference中的对这几个术语一些描述：

1. Selector(typedef struct objc_selector *SEL)：用于在运行时中表示一个方法的名称。一个方法选择器是一个C字符串，它是在Objective-C运行时被注册的。选择器由编译器生成，并且在类被加载时由运行时自动做映射操作。

2. Method(typedef struct objc_method *Method)：在类定义中表示方法的类型

3. Implementation(typedef id (*IMP)(id, SEL, …))：这是一个指针类型，指向方法实现函数的开始位置。这个函数使用为当前CPU架构实现的标准C调用规范。每一个参数是指向对象自身的指针(self)，第二个参数是方法选择器。然后是方法的实际参数。

理解这几个术语之间的关系最好的方式是：一个类维护一个运行时可接收的消息分发表；分发表中的每个入口是一个方法(Method)，其中key是一个特定名称，即选择器(SEL)，其对应一个实现(IMP)，即指向底层C函数的指针。 为了swizzle一个方法，我们可以在分发表中将一个方法的现有的选择器映射到不同的实现，而将该选择器对应的原始实现关联到一个新的选择器中。

调用_cmd
我们回过头来看看前面新的方法的实现代码：

- (void)my_viewWillAppear:(BOOL)animated {

   [self my_viewWillAppear:animated];
   NSLog(@"viewWillAppear: %@", NSStringFromClass([self class]));

}

第一眼看上去是会导致无限循环的。但令人惊奇的是，并没有出现这种情况。在swizzling的过程中，方法中的[self my_viewWillAppear:animated]已经被重新指定到UIViewController类的-viewWillAppear:中。在这种情况下，不会产生无限循环。不过如果我们调用的是[self viewWillAppear:animated]，则会产生无限循环，因为这个方法的实现在运行时已经被重新指定为my_viewWillAppear:了。

**注意事项**
Swizzling通常被称作是一种黑魔法，容易产生不可预知的行为和无法预见的后果。虽然它不是最安全的，但如果遵从以下几点预防措施的话，还是比较安全的：

1. 总是调用方法的原始实现(除非有更好的理由不这么做)：API提供了一个输入与输出约定，但其内部实现是一个黑盒。Swizzle一个方法而不调用原始实现可能会打破私有状态底层操作，从而影响到程序的其它部分。
2. 避免冲突：给自定义的分类方法加前缀，从而使其与所依赖的代码库不会存在命名冲突。例如 - (void)my_viewWillAppear:(BOOL)animated；这样避免了selector的命名冲突。
3. 明白是怎么回事：简单地拷贝粘贴swizzle代码而不理解它是如何工作的，不仅危险，而且会浪费学习Objective-C运行时的机会。阅读Objective-C Runtime Reference和查看<objc/runtime.h>头文件以了解事件是如何发生的。
4. 小心操作：无论我们对Foundation, UIKit或其它内建框架执行Swizzle操作抱有多大信心，需要知道在下一版本中许多事可能会不一样。

结论
如果使用恰当，Method swizzling 还是很安全的.一个简单安全的方法是，仅在load中swizzle。 和许多其他东西一样，它也是有危险性的，但理解它了也就可以正确恰当的使用它了。

Method Swizzling 的封装

//  NSObject+HYHSwizzle.m
//  xiaoHong
//  Created by 黄艳红 on 16/5/23.
//  Copyright © 2016年 9fbank. All rights reserved.

#import "NSObject+HYHSwizzle.h"
#import <objc/runtime.h>

@implementation NSObject (HYHSwizzle)

+ (IMP)swizzleSelector:(SEL)origSelector withIMP:(IMP)newIMP {

     Class class = [self class];
     Method origMethod = class_getInstanceMethod(class, origSelector);

     IMP origIMP = method_getImplementation(origMethod);

          if(!class_addMethod(self, origSelector, newIMP, method_getTypeEncoding(origMethod))) {  
          
    method_setImplementation(origMethod, newIMP);  
    
   }
    return origIMP;
 }
@end