Runtime方法交换原理

基本原理

Objective-C 的方法调用采用消息传递机制。每个类都存有一个方法列表（Method List），这个列表将方法选择器（SEL）和对应的实现（IMP）关联起来。方法交换的本质就是改变这种映射关系，让一个选择器对应到另一个方法的实现。

关键函数

方法交换主要借助以下 Runtime 函数来实现：

objective-c

// 获取类的实例方法
Method class_getInstanceMethod(Class cls, SEL name);

// 获取类的类方法
Method class_getClassMethod(Class cls, SEL name);

// 交换两个方法的实现
void method_exchangeImplementations(Method m1, Method m2);

实现示例

下面通过一个具体例子来说明如何进行方法交换。假设我们要在调用UIViewController的viewWillAppear:方法时添加日志记录功能。

objective-c

#import <objc/runtime.h>

@implementation UIViewController (Logging)

+ (void)load {
    static dispatch_once_t onceToken;
    dispatch_once(&onceToken, ^{
        // 获取原始方法
        Method originalMethod = class_getInstanceMethod(self, @selector(viewWillAppear:));
        
        // 获取替换方法
        Method swizzledMethod = class_getInstanceMethod(self, @selector(swizzled_viewWillAppear:));
        
        // 添加替换方法（避免原始方法不存在的情况）
        BOOL didAddMethod = class_addMethod(self,
                                           @selector(viewWillAppear:),
                                           method_getImplementation(swizzledMethod),
                                           method_getTypeEncoding(swizzledMethod));
        
        // 如果添加成功，说明原始方法不存在，直接设置实现
        if (didAddMethod) {
            class_setMethodImplementation(self,
                                        @selector(swizzled_viewWillAppear:),
                                        method_getImplementation(originalMethod));
        }
        // 如果添加失败，说明原始方法存在，进行方法交换
        else {
            method_exchangeImplementations(originalMethod, swizzledMethod);
        }
    });
}

- (void)swizzled_viewWillAppear:(BOOL)animated {
    // 调用交换后的方法实现（即原始的viewWillAppear:）
    [self swizzled_viewWillAppear:animated];
    
    // 添加自定义功能
    NSLog(@"View will appear: %@", self);
}

@end

执行流程解析

1. 获取方法：运用class_getInstanceMethod分别获取原始方法和替换方法。
2. 添加方法：利用class_addMethod尝试添加替换方法。若原始方法不存在，添加会成功，此时需要手动设置方法实现。
3. 交换实现：要是添加失败，意味着原始方法存在，就使用method_exchangeImplementations交换两个方法的实现。
4. 方法调用：当调用viewWillAppear:时，实际上会执行swizzled_viewWillAppear:的代码；而在swizzled_viewWillAppear:内部调用自身时，执行的则是原始的viewWillAppear:方法。

注意要点

1. 线程安全：方法交换属于全局性操作，所以要使用dispatch_once保证代码只执行一次。
2. 避免冲突：在交换系统方法时，要留意其他库可能也进行了相同的操作，从而引发冲突。
3. 命名规范：替换方法的命名要清晰，建议加上特定前缀，防止与现有方法重名。
4. 参数与返回值：替换方法的参数和返回值类型必须与原始方法保持一致。
5. 父类检查：如果子类没有实现某个方法，调用时会使用父类的实现，这可能会对多个类产生影响。

应用场景

方法交换常用于以下几种情况：

• 实现 AOP（面向切面编程），比如添加日志记录、埋点统计等功能。

• 修复系统 API 的缺陷。

• 实现无侵入式的功能扩展。

• 实现自动化测试。

方法交换是 Runtime 的强大功能之一，但也存在一定风险，使用时需要谨慎操作。