1.方法交换的原理

每一个继承于NSObject的类都能自动获得runtime的支持。在这样的一个类中，有一个isa指针，指向该类定义的数据结构体，这个结构体是由编译器编译时为类创建的。在这个结构体中又包括了，指向其父类类定义的指针以及Dispatch table。Dispatch table是一张SEL和IMP的对应表。

也就是说方法编号SEL最后还是要通过Dispatch table表寻找到对应的IMP，IMP就是一个函数指针，然后执行这个方法。

• 方法编号SEL和方法实现IMP的对应关系

  

• 方法交换后对应关系

  

  • oriSEL的方法实现变成了swiIMP
  • swiSEL的方法实现变成了oriIMP

  也就是调用oriSEL方法，最终方法实现是swiIMP。

• 方法交换的方式

      // 类中获取oriSEL对应的方法实现
      Method oriMethod = class_getInstanceMethod(cls, oriSEL);
      // 获取swiSEL对应的方法实现
      Method swiMethod = class_getInstanceMethod(cls, swizzledSEL);
      // 将两个方法实现进行交换，
      method_exchangeImplementations(oriMethod, swiMethod);
  

  在进行方法交换操作时，建议放在单例下进行，避免重复调用导致交换了个寂寞。通过上面的方法可以理解，交换的是两者的方法实现。

2.方法交换案例分析

1.递归问题分析

• 案例描述

  创建一个LGStudent类，类中有两个实例方法，lg_studentInstanceMethod和studentInstanceMethod，在load方法中对两个方法进行交换，同时，lg_studentInstanceMethod的实现中再次调用lg_studentInstanceMethod方法。

• 实现代码

      @implementation ViewController
      - (void)viewDidLoad {
          [super viewDidLoad];
  
          LGStudent *s = [[LGStudent alloc] init];
          [s studentInstanceMethod];
      @end
  
      @implementation LGStudent
  
      + (void)load{
          static dispatch_once_t onceToken;
          dispatch_once(&onceToken, ^{
              NSLog(@"方法交换---:%s", __func__);
              Method oriIMP = class_getInstanceMethod(self, @selector(studentInstanceMethod));
              Method swiIMP = class_getInstanceMethod(self, @selector(lg_studentInstanceMethod));
              method_exchangeImplementations(oriIMP, swiIMP);
          });
      }
  
      // 是否递归
      - (void)lg_studentInstanceMethod{
          [self lg_studentInstanceMethod];
          NSLog(@"LGStudent对象方法:%s", __func__);
      }
  
      - (void)studentInstanceMethod{
          NSLog(@"LGStudent对类方法:%s", __func__);
      }
      @end
  

• 问题分析

  在lg_studentInstanceMethod中再次调用该方法，是否会引起递归调用呢？

  运行程序看看结果，见下图：

  

  分析：并没有引起递归，因为进行了方法交换，所以调用对象方法studentInstanceMethod，会找到lg_studentInstanceMethod的方法实现，而lg_studentInstanceMethod中有调用lg_studentInstanceMethod，而此时它的方法实现已经指向了studentInstanceMethod。见下图：

  

2.交换父类的方法

• 案例描述

  创建一个LGStudent类，类中有一个实例方法，lg_studentInstanceMethod，其父类LGPerson中有一个实例方法personInstanceMethod，在LGStudent类的load方法中对进行方法交换，将lg_studentInstanceMethod方法交换成父类中的personInstanceMethod方法。

• 实现代码

      @implementation ViewController
      - (void)viewDidLoad {
          [super viewDidLoad];
  
          LGStudent *s = [[LGStudent alloc] init];
          // 调用父类中的方法
          [s personInstanceMethod];
      @end
      
       // LGPerson是父类
      @implementation LGPerson
      
      - (void)personInstanceMethod{
          NSLog(@"person对象方法:%s",__func__);
      }
  
      @end
  
      // LGStudent是子类
      @implementation LGStudent
  
      + (void)load{
          static dispatch_once_t onceToken;
          dispatch_once(&onceToken, ^{
              NSLog(@"方法交换---:%s", __func__);
              Method oriIMP = class_getInstanceMethod(self, @selector(personInstanceMethod));
              Method swiIMP = class_getInstanceMethod(self, @selector(lg_studentInstanceMethod));
              method_exchangeImplementations(oriIMP, swiIMP);
          });
      }
  
      // 是否递归
      - (void)lg_studentInstanceMethod{
          [self lg_studentInstanceMethod];
          NSLog(@"LGStudent对象方法:%s", __func__);
      }
  
      @end
  

• 问题分析

  LGStudent对象是否能够成功调用personInstanceMethod方法？

  运行程序看看结果，见下图：

  

  分析：成功调用，因为子类对象调用父类方法personInstanceMethod，我们在学习消息发送的原理时已经知道，其会进行慢速方法查找找到父类方法。但是此时父类方法对应的方法实现已经被交换成了，子类的lg_studentInstanceMethod方法，所有会执行子类的lg_studentInstanceMethod方法实现。于此同时子类中调用lg_studentInstanceMethod方法，最终的方法实现是父类的personInstanceMethod方法。

• 案例扩展

  如果调用父类对象的personInstanceMethod方法会怎样呢？

  运行程序看看结果，见下图：

  

  分析：报错，原因是什么呢，首先父类调换用personInstanceMethod方法会执行子类中的lg_studentInstanceMethod实现，但是但是此时又调用lg_studentInstanceMethod方法，而此时的调用者是LGPerson对象，父类中并没有lg_studentInstanceMethod方法的实现。所以方法找不到，进而报错。

  

  分析：在开发中，如果进行方法交换，一定要确保方法已经实现，否则会出现本例中啃爹的现象（方法交换，而父类没有方法的实现，导致报错）。所以在进行相关方法交换时，尽量避免涉及到其父类或者其子类的方法。

3.方法交换设计思路

通过上面的案例，为避免上面案例的问题，总结以下实现思路：

+ (void)lg_bestMethodSwizzlingWithClass:(Class)cls oriSEL:(SEL)oriSEL swizzledSEL:(SEL)swizzledSEL{

    if (!cls) NSLog(@"传入的交换类不能为空");
    
    // 获取类中的方法
    Method oriMethod = class_getInstanceMethod(cls, oriSEL);
    // 要被交换的方法
    Method swiMethod = class_getInstanceMethod(cls, swizzledSEL);
    
    // 判断类中是否存在该方法-避免动作没有意义
    if (!oriMethod) { 

        // 在oriMethod为nil时，添加oriSEL的方法，实现为swiMethod
        class_addMethod(cls, oriSEL, method_getImplementation(swiMethod), method_getTypeEncoding(swiMethod));

        // 替换后将swizzledSEL复制一个不做任何事的空实现,代码如下:
        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

    // 向类中添加oriSEL方法，方法实现为swiMethod
    BOOL didAddMethod = class_addMethod(cls, oriSEL, method_getImplementation(swiMethod), method_getTypeEncoding(swiMethod));
    
    // 自己有意味添加方法失败-所以这里会是false
    if (didAddMethod) {
        // 如果添加成功，表示原本没有oriMethod方法，此时将swizzledSEL的方法实现，替换成oriMethod实现
        class_replaceMethod(cls, swizzledSEL, method_getImplementation(oriMethod), method_getTypeEncoding(oriMethod));
    }else{
        // 方法交换
        method_exchangeImplementations(oriMethod, swiMethod);
    }
}