上一篇介紹了 Objective-C Messaging。利用 Objective-C 的 Runtime 特性，我們可以給語言做擴展，幫助解決項目開發中的一些設計和技術問題。這一篇，我們來探索一些利用 Objective-C Runtime 的黑色技巧。這些技巧中最具爭議的或許就是 Method Swizzling 。

介紹一個技巧，最好的方式就是提出具體的需求，然後用它跟其他的解決方法做比較。

所以，先來看看我們的需求：對 App 的用戶行為進行追蹤和分析。簡單說，就是當用戶看到某個 View 或者點擊某個 Button 的時候，就把這個事件記下來。

手動添加

最直接粗暴的方式就是在每個 viewDidAppear 裡添加記錄事件的代碼。

@implementation MyViewController ()- (void)viewDidAppear:(BOOL)animated
{
    [super viewDidAppear:animated];    // Custom code 

    // Logging
    [Logging logWithEventName:@“my view did appear”];
}


- (void)myButtonClicked:(id)sender
{    // Custom code 

    // Logging
    [Logging logWithEventName:@“my button clicked”];
}

這種方式的缺點也很明顯：它破壞了代碼的干淨整潔。因為 Logging 的代碼本身並不屬於 ViewController 裡的主要邏輯。隨著項目擴大、代碼量增加，你的 ViewController 裡會到處散布著 Logging 的代碼。這時，要找到一段事件記錄的代碼會變得困難，也很容易忘記添加事件記錄的代碼。

你可能會想到用繼承或類別，在重寫的方法裡添加事件記錄的代碼。代碼可以是長的這個樣子：

@implementation UIViewController ()
- (void)myViewDidAppear:(BOOL)animated
{
    [super viewDidAppear:animated];
    // Custom code 

    // Logging
    [Logging logWithEventName:NSStringFromClass([self class])];
}


- (void)myButtonClicked:(id)sender
{    // Custom code 

    // Logging
    NSString *name = [NSString stringWithFormat:@“my button in %@ is clicked”, NSStringFromClass([self class])];
    [Logging logWithEventName:name];
}

Logging 的代碼都很相似，通過繼承或類別重寫相關方法是可以把它從主要邏輯中剝離出來。但同時也帶來新的問題：

1. 你需要繼承 UIViewController, UITableViewController, UICollectionViewController 所有這些 ViewController ，或者給他們添加類別；

2. 每個 ViewController 裡的 ButtonClick 方法命名不可能都一樣；

3. 你不能控制別人如何去實例化你的子類；

4. 對於類別，你沒辦法調用到原來的方法實現。大多時候，我們重寫一個方法只是為了添加一些代碼，而不是完全取代它。

5. 如果有兩個類別都實現了相同的方法，運行時沒法保證哪一個類別的方法會給調用。
   

Method Swizzling

Method Swizzling 利用 Runtime 特性把一個方法的實現與另一個方法的實現進行替換。

上一篇文章 有講到每個類裡都有一個 Dispatch Table ，將方法的名字（SEL）跟方法的實現（IMP，指向 C 函數的指針）一一對應。Swizzle 一個方法其實就是在程序運行時在 Dispatch Table 裡做點改動，讓這個方法的名字（SEL）對應到另個 IMP 。

首先定義一個類別，添加將要 Swizzled 的方法：

@implementation UIViewController (Logging)- (void)swizzled_viewDidAppear:(BOOL)animated
{    // call original implementation
    [self swizzled_viewDidAppear:animated];
    // Logging
    [Logging logWithEventName:NSStringFromClass([self class])];
}

代碼看起來可能有點奇怪，像遞歸不是麼。當然不會是遞歸，因為在 runtime 的時候，函數實現已經被交換了。調用 viewDidAppear: 會調用你實現的 swizzled_viewDidAppear:，而在 swizzled_viewDidAppear: 裡調用 swizzled_viewDidAppear: 實際上調用的是原來的 viewDidAppear: 。

接下來實現 swizzle 的方法 ：

@implementation UIViewController (Logging)void swizzleMethod(Class class, SEL originalSelector, SEL swizzledSelector)  
{    
// the method might not exist in the class, but in its superclass
    Method originalMethod = class_getInstanceMethod(class, originalSelector);
    Method swizzledMethod = class_getInstanceMethod(class, swizzledSelector);    
// class_addMethod will fail if original method already exists
    BOOL didAddMethod = class_addMethod(class, originalSelector, 
method_getImplementation(swizzledMethod), method_getTypeEncoding(swizzledMethod));    
// the method doesn’t exist and we just added one
    if (didAddMethod) {
        class_replaceMethod(class, swizzledSelector, method_getImplementation(originalMethod), method_getTypeEncoding(originalMethod));
    } 
    else {
        method_exchangeImplementations(originalMethod, swizzledMethod);
    }
}

這裡唯一可能需要解釋的是 class_addMethod 。要先嘗試添加原 selector 是為了做一層保護，因為如果這個類沒有實現 originalSelector ，但其父類實現了，那 class_getInstanceMethod 會返回父類的方法。這樣 method_exchangeImplementations 替換的是父類的那個方法，這當然不是你想要的。所以我們先嘗試添加 orginalSelector ，如果已經存在，再用 method_exchangeImplementations 把原方法的實現跟新的方法實現給交換掉。

最後，我們只需要確保在程序啟動的時候調用 swizzleMethod 方法。比如，我們可以在之前 UIViewController 的 Logging 類別裡添加 +load: 方法，然後在 +load: 裡把 viewDidAppear 給替換掉：

@implementation UIViewController (Logging)
+ (void)load
{
    swizzleMethod([self class], @selector(viewDidAppear:),
 @selector(swizzled_viewDidAppear:));
}

一般情況下，類別裡的方法會重寫掉主類裡相同命名的方法。如果有兩個類別實現了相同命名的方法，只有一個方法會被調用。但 +load: 是個特例，當一個類被讀到內存的時候， runtime 會給這個類及它的每一個類別都發送一個 +load: 消息。

其實，這裡還可以更簡化點：直接用新的 IMP 取代原 IMP ，而不是替換。只需要有全局的函數指針指向原 IMP 就可以。

void (gOriginalViewDidAppear)(id, SEL, BOOL);
void newViewDidAppear(UIViewController *self, SEL _cmd, BOOL animated)  
{    // call original implementation
    gOriginalViewDidAppear(self, _cmd, animated);    // Logging
    [Logging logWithEventName:NSStringFromClass([self class])];
}

+ (void)load
{
    Method originalMethod = class_getInstanceMethod(self, @selector(viewDidAppear:));
    gOriginalViewDidAppear = (void *)method_getImplementation(originalMethod);    
    
    if(!class_addMethod(self, @selector(viewDidAppear:), (IMP) newViewDidAppear, method_getTypeEncoding(originalMethod))) {
        method_setImplementation(originalMethod, (IMP) newViewDidAppear);
    }
}

通過 Method Swizzling ，我們成功把邏輯代碼跟處理事件記錄的代碼解耦。當然除了 Logging ，還有很多類似的事務，如 Authentication 和 Caching。這些事務瑣碎，跟主要業務邏輯無關，在很多地方都有，又很難抽象出來單獨的模塊。這種程序設計問題，業界也給了他們一個名字 - Cross Cutting Concerns。

而像上面例子用 Method Swizzling 動態給指定的方法添加代碼，以解決 Cross Cutting Concerns 的編程方式叫：Aspect Oriented Programming

Aspect Oriented Programming （面向切面編程）

Wikipedia 裡對 AOP 是這麼介紹的:

“An aspect can alter the behavior of the base code by applying advice (additional behavior) at various join points (points in a program) specified in a quantification or query called a pointcut (that detects whether a given join point matches).”

在 Objective-C 的世界裡，這句話意思就是利用 Runtime 特性給指定的方法添加自定義代碼。有很多方式可以實現 AOP ，Method Swizzling 就是其中之一。而且幸運的是，目前已經有一些第三方庫可以讓你不需要了解 Runtime ，就能直接開始使用 AOP 。

Aspects就是一個不錯的 AOP 庫，封裝了 Runtime ， Method Swizzling 這些黑色技巧，只提供兩個簡單的API：

+ (id)aspect_hookSelector:(SEL)selector
                          withOptions:(AspectOptions)options
                       usingBlock:(id)block
                            error:(NSError **)error;- (id)aspect_hookSelector:(SEL)selector
                      withOptions:(AspectOptions)options
                       usingBlock:(id)block
                            error:(NSError **)error;

使用 Aspects 提供的 API，我們之前的例子會進化成這個樣子：

@implementation UIViewController (Logging)

+ (void)load
{
    [UIViewController aspect_hookSelector:@selector(viewDidAppear:)
                              withOptions:AspectPositionAfter
                               usingBlock:^(id aspectInfo) { 
       NSString *className = NSStringFromClass([[aspectInfo instance] class]);
        [Logging logWithEventName:className];
                               } error:NULL];
}

你可以用同樣的方式在任何你感興趣的方法裡添加自定義代碼，比如 IBAction 的方法裡。更好的方式，你提供一個 Logging 的配置文件作為唯一處理事件記錄的地方：

@implementation AppDelegate (Logging)
+ (void)setupLogging
{    NSDictionary *config = @{        @"MainViewController": @{
            GLLoggingPageImpression: @"page imp - main page",
            GLLoggingTrackedEvents: @[
                @{
                    GLLoggingEventName: @"button one clicked",
                    GLLoggingEventSelectorName: @"buttonOneClicked:",
                    GLLoggingEventHandlerBlock: ^(id aspectInfo) {
                        [Logging logWithEventName:@"button one clicked"];
                    },
                },
                @{
                    GLLoggingEventName: @"button two clicked",
                    GLLoggingEventSelectorName: @"buttonTwoClicked:",
                    GLLoggingEventHandlerBlock: ^(id aspectInfo) {
                        [Logging logWithEventName:@"button two clicked"];
                    },
                },
           ],
        },        @"DetailViewController": @{
            GLLoggingPageImpression: @"page imp - detail page",
        }
    };

    [AppDelegate setupWithConfiguration:config];
}

+ (void)setupWithConfiguration:(NSDictionary *)configs
{    // Hook Page Impression
    [UIViewController aspect_hookSelector:@selector(viewDidAppear:)
                              withOptions:AspectPositionAfter
                               usingBlock:^(id aspectInfo) { 
                                      NSString *className = NSStringFromClass([[aspectInfo instance] class]);
                                    [Logging logWithEventName:className];
                               } error:NULL];    // Hook Events
    for (NSString *className in configs) {
        Class clazz = NSClassFromString(className);    
        NSDictionary *config = configs[className];
        
        if (config[GLLoggingTrackedEvents]) {
              for (NSDictionary *event in config[GLLoggingTrackedEvents]) {
                SEL selekor = NSSelectorFromString(event[GLLoggingEventSelectorName]);
                AspectHandlerBlock block = event[GLLoggingEventHandlerBlock];

                [clazz aspect_hookSelector:selekor
                               withOptions:AspectPositionAfter
                                usingBlock:^(id aspectInfo) {
                                    block(aspectInfo);
                                } error:NULL];

            }
        }
    }
}

然後在 -application:didFinishLaunchingWithOptions: 裡調用 setupLogging：

- (BOOL)application:(UIApplication *)application didFinishLaunchingWithOptions:(NSDictionary *)launchOptions { 
   // Override point for customization after application launch.

    [self setupLogging];    return YES;
}

最後的話

利用 Objective-C Runtime 特性和 Aspect Oriented Programming ，我們可以把瑣碎事務的邏輯從主邏輯中分離出來，作為單獨的模塊。它是對面向對象編程模式的一個補充。Logging 是個經典的應用，這裡做個拋磚引玉，發揮想象力，可以做出其他有趣的應用。

使用 Aspects 完整的例子可以從這裡獲得：AspectsDemo。

Reference

method-swizzling

method replacement for fun and profit

Aspects