iOS 关于Runtime的骚操作

CPFRuntimeKit

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用来做什么?

一个用来处理 Objective-C Runtime 骚操作的小工具,包含一下几个功能:

  • CPFRuntimeHelper —— 为你指定的Class提供便捷的Hacker方法;
  • CPFRuntimeInvoker —— 为你指定的Class提供便捷的响应方法;
  • CPFWeakSingleton —— 一种另类的单例模式实现方式,解决单例在生命周期不释放的问题。
  • CPFTestClass —— 结合CPFRuntimeHelper,处理Runtime消息转发。

一、CPFRuntimeHelper

提供简单易用的API用于快速获取成员变量列表属性列表类方法列表实例方法列表协议列表,此外还支持动态注入实例方法交换实例方法实现等。

API如下:

  1. 获取类实例的成员变量列表
+ (NSArray *)fetchIvarList:(Class)class;
  1. 获取类实例的属性列表
+ (NSArray *)fetchPropertyList:(Class)class;
  1. 获取类实例的方法列表
+ (NSArray *)fetchMethodList:(Class)class;
  1. 为类实例动态添加实例方法,或者改变某methodSel的methodSelImpl
+ (void)addMethod:(Class)class method:(SEL)methodSel method:(SEL)methodSelImpl;
  1. 交换类实例的方法实现
+ (void)methodSwap:(Class)class firstMethod:(SEL)method1 secondMethod:(SEL)method2;

以上仅展示一些相关API,具体说明和使用请参考Demo,内附有完整注释。

二、CPFRuntimeInvoker

与CPFRuntimeHelper不同,CPFRuntimeInvoker的实现和调用方式主要有两种,一种是为NSObject类添加Category,这样一来,就能为所有的类,包括自定义的类添加实例方法类方法了。
CPFRuntimeInvoker就是利用了Category的特性为NSObject和NSString添加扩展,这样就能通过Object和String,直接执行私有方法,并注入可变参数。

例如:

  1. 响应实例对象的私有方法,提供可变参数的注入,用于不确定参数个数的私有方法
CPFTestClass *test = CPFTestClass.new;
[test invoke:@"testInvokSelectorWithArguments:arg2:" args:@"参数1",@"参数2",nil];
  1. 根据 Class Name 响应私有方法
// CPFTestClass 是自定义类的类名
[@"CPFTestClass" invokeClassMethod:@"testClassMethod"];

以上仅展示一些相关API,具体说明和使用请参考Demo,内附有完整注释。

特别的

除此之外,里面一些实现的细节需要简单的说明一下,最主要的是NSInvocation相关的理解:

  1. NSInvocation对象被用于对象存储以及对象与Application之间的消息转发;
  2. 自定义NSInvocation对象,需要提供相应类型的NSMethodSignature对象、arguments、target、返回值类型等,对NSInvocation对象执行 - invoke 方法,来执行响应的signature,并得到Return Type;
  3. 在2中提到的响应的arguments需要特别注意参数类型的问题,一旦类型出现错误可能引发意想不到的Crash。但万幸的是NSMethodSignature对象提供 -getArgumentTypeAtIndex: 的实力方法,可以返回当前索引位置的参数类型,不过参数类型是 char * 型的;
  4. @encode 关键字,可以将类型转换为 char * 型的字符串,如@encode(int) ,结合strcmp这个C标准函数可以判断参数类型是否相同的问题;
  5. 执行的返回结果,通过NSInvocation对象的 - getReturnValue: 实力方法得到,其中的参数是一个地址指针,用来指向返回值变量;
  6. 除此之外,提供k_COVERT_ARRAY_FROM_args宏定义,用于将OC方法的可变参数转换成NSArray;
  7. 需要知道的是,编译器在处理可变参数的时候,是根据第一个可变参数在内存中的地址、参数类型、偏移量等动态的计算出下一个参数的位置,从而取得相应的值,直到读取到nil为止;
  8. 在6中的宏定义,就是利用了这个特性将可变参数转换成NSArray的。

三、CPFWeakSingleton

在开发中,我们通常会使用单例模式,但是单例会有一个不好的问题就是,在整个程序的运行周期中,单例对象都不会被释放,从而会对内存造成一定的影响,那么我们可以利用 weak 关键字对单例模式进行改造,达到如果单例对象被外部持有,则永远不会被释放,一旦不被外部持有,则会在 Runloop 时被回收内存的目的。

以名为CPFWeakSingleton的类名为例,代码如下:

@implementation CPFWeakSingleton

+ (instancetype)sharedInstacne {
return [[self alloc] init];
}

+ (instancetype)allocWithZone:(struct _NSZone *)zone {
static __weak CPFWeakSingleton *weakInstance;
CPFWeakSingleton *strongInstance = weakInstance;
@synchronized(self) {
if (strongInstance == nil) {
strongInstance = [super allocWithZone:zone];
weakInstance = strongInstance;
}
}
return strongInstance;
}
@end

下面对其进行验证:

_strongInstance = [CPFWeakSingleton sharedInstacne];
NSLog(@"1---%p",_strongInstance);
_strongInstance.testStr = @"保留所有权";
NSLog(@"2---%p",_strongInstance);

sleep(5);
NSLog(@"3---%p",[CPFWeakSingleton sharedInstacne]);

运行结果如下:

1---0x604000202ea0
2---0x604000202ea0
3---0x604000202ea0

可以看出,当我们通过_strongInstance变量持有单例对象时,在经过 Runloop 之后,单例对象也不会被释放(sleep函数是为了验证 Runloop 后对象是否会被回收)。

然而我们对上例稍加改动,使_strongInstance被释放后会发生什么呢?

_strongInstance = [CPFWeakSingleton sharedInstacne];
NSLog(@"1---%p",_strongInstance);
_strongInstance.testStr = @"保留所有权";
NSLog(@"2---%p",_strongInstance);

_strongInstance = nil;

sleep(5);
NSLog(@"3---%p",[CPFWeakSingleton sharedInstacne]);

此时的运行结果如下:

1---0x600000009430
2---0x600000009430
3---0x604000007570

可以看出,当外部的_strongInstance对象被释放,不再持有单例对象的时候,或者超出此时单例对象的作用域时(上述代码未演示),该单例对象也会在 Runloop 中被系统回收,当我们再次使用sharedInstacne类方法获取单例对象的时候,则会创建一个新的单例对象。这样,就能即使用单例,又解决了产生的单例对象一直占用内存资源,而且在整个程序的运行周期内都不会被释放的问题。

四、CPFTestClass

有关消息转发的一些内容,网上有很多相关的资料说的都很清楚,在这里就不做过多的赘述。本Demo中主要是结合CPFRuntimeHelper和CPFRuntimeInvoker去强行实现消息转发的过程,以及解决消息转发带来的doesNotRecognizeSelector异常Crash的问题。

以上仅展示一些相关API,具体说明和使用请参考Demo,内附有完整注释。

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