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Aspects 源代碼解析<一>Aspects 是什麼，解決了什麼問題？Aspects的思路及實作

Aspects 是什麼，解決了什麼問題？

Aspects是AOP（面向切面程式設計）思想在iOS下OC的實作。Aspects可以用于hook函數，讓函數執行一些副操作（列印調試資訊、記錄日志等）。切面可以簡單了解為嵌入不同函數中的功能相同的操作（列印調試資訊等），每類功能相同的操作可以抽取出一個切面。下面簡要介紹OOP（面向對象程式設計）和AOP的概念和差別：

  • OOP（面向對象程式設計）針對業務處理過程的實體及其屬性和行為進行抽象封裝，以獲得更加清晰高效的邏輯單元劃分。
  • AOP則是針對業務處理過程中的切面進行提取，它所面對的是處理過程中的某個步驟或階段，以獲得邏輯過程中各部分之間低耦合性的隔離效果。

OOP實際上是對對象的屬性和行為的封裝，而AOP對于這點就無從談起，但是AOP是處理某個步驟和階段的，從中進行切面的提取，也就是說，如果幾個或更多個邏輯過程中，有重複的操作行為，AOP就可以提取出來，運用動态代理，實作程式功能的統一維護，這麼說來可能太含蓄，如果說到權限判斷，日志記錄等，可能就明白了。如果我們單純使用OOP，那麼權限判斷怎麼辦？在每個操作前都加入權限判斷？日志記錄怎麼辦？在每個方法裡的開始、結束、異常的地方手動添加日志？所有，如果使用AOP就可以借助代理完成這些重複的操作，就能夠在邏輯過程中，降低各部分之間的耦合了。二者揚長補短，互相結合最好。

Aspects的思路及實作

思路

Aspects對外暴露了兩個接口，用于hook selector：

#pragma mark - Public Aspects API

+ (id<AspectToken>)aspect_hookSelector:(SEL)selector
                      withOptions:(AspectOptions)options
                       usingBlock:(id)block
                            error:(NSError **)error {
    return aspect_add((id)self, selector, options, block, error);
}

/// @return A token which allows to later deregister the aspect.
- (id<AspectToken>)aspect_hookSelector:(SEL)selector
                      withOptions:(AspectOptions)options
                       usingBlock:(id)block
                            error:(NSError **)error {
    return aspect_add(self, selector, options, block, error);
}

參數說明：

selector options block error
要被hook的selector 切面（block）執行的時機，在selector執行前、後執行，還是替換被hook的selector 切面 hook過程中的錯誤

方法說明：

  1. 第一個方法為類方法，receiver為要被hook的類（

    [receiver message]

     ）。直接在本類上hook類的執行個體方法(被KVO過的類，直接在KVO過程中生成的子類上進行hook執行個體方法)，進行method swizzling，對類的methodLists

    struct objc_method_list **methodLists

     進行修改，修改的方法有兩個：

    1. forwardInvocation:

      forwardInvocation: 的IMP(方法實作)被替換為：

      __ASPECTS_ARE_BEING_CALLED__

       ，該函數内部具體執行被hook的selector和切入的操作，forwardInvocation: 的本來的IMP被儲存在

      __aspects_forwardInvocation:

       中。forwardInvocation:的method swizzling操作是在

      static Class aspect_hookClass(NSObject *self, NSError **error)

       中進行的；
    2. 被hook的selector。被hook的selector的IMP被替換為：

      _objc_msgForward

       /

      _objc_msgForward_stret

       ,該方法用于觸發消息轉發，被hook的selector的本來的IMP被儲存在

      aliasSelector

       中。被hook的selector 的method swizzling 是在

      static void aspect_prepareClassAndHookSelector(NSObject *self, SEL selector, NSError **error)

       中進行的。
  2. 第二個方法為執行個體方法，receiver為要被hook的類的執行個體。用該方法hook執行個體方法較複雜，步驟簡述如下：
    1. 新生成一個被hook類的子類，
    2. 利用isa swizzle将該執行個體的isa

      Class isa

       指向新生成的被hook類的子類，
    3. 對被hook類的子類進行method swizzling，method swizzling的思路與上面類方法的method swizzling相同。

這裡直接拿世健同學的例子來講解吧：

@interface Target : NSObject
- (void)targetSelector;
@end

- (void)targetSelector
{
    NSLog(@"%@'s original selector: %@", self, NSStringFromSelector(_cmd));
}

我們要對Target類的targetSelector進行hook，以方法二（執行個體方法）為例進行講解，假定aTarget為Target類的一個執行個體方法。

Target *aTarget = [[Target alloc] init];
    [aTarget aspect_hookSelector:NSSelectorFromString(@"targetSelector")
                     withOptions:AspectPositionBefore
                      usingBlock:^(id<AspectInfo> aspectInfo) {
        NSLog(@"Hook targetSelector");
    }
                           error:NULL];
    [aTarget targetSelector];

hook之前aTarget及targetSelector的指向：

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hook的過程：

hook Class(“isa swizzling”)：

  1. 通過

    statedClass = self.class

     擷取self本來的class（class方法被重寫了，用來擷取self被hook之前的Class（Target）。下文交代class方法是如何被重寫的）；
  2. 通過

    Class baseClass = object_getClass(self)

     擷取self的isa指針實際指向的class（self在運作時實際的class，表面上看這是一隻皮鞋（statedClass），實際上這是一隻刮胡刀（basedClass））。
  3. 如果baseClass（實際指向的class）已經是被hook過的子類，則傳回baseClass。
  4. 如果baseClass是MetaClass或者被KVO過的Class，則不必再生成subClass，直接在其自身上進行method swizzling。
  5. 如果不是上述3. 、4. 所述情況，預設情況下需要對被hook的Class進行”isa swizzling”：
    1. 通過

      subclass = objc_allocateClassPair(baseClass, subclassName, 0)

       動态建立一個被hook類（

      Target

       ）的子類（

      Target_Aspects_

       ）；
    2. 然後對子類的

      forwardInvocation:

       進行method swizzling，替換為

      __ASPECTS_ARE_BEING_CALLED__

       ，進行消息轉發時，實際執行的是

      __ASPECTS_ARE_BEING_CALLED__

       中的方法；
    3. 重寫子類的擷取類名的方法

      class

       ，使其傳回被hook之前的類的類名；
    4. 将self（aTarget）的isa指針指向子類

      Target_Aspects_

       （

      object_setClass(self, subclass)

       ）。

class被hook後的情況：

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#pragma mark - Hook Class

static Class aspect_hookClass(NSObject *self, NSError **error) {
    NSCParameterAssert(self);
    Class statedClass = self.class;
    Class baseClass = object_getClass(self);
    NSString *className = NSStringFromClass(baseClass);

    // Already subclassed
    if ([className hasSuffix:AspectsSubclassSuffix]) {
        return baseClass;

        // We swizzle a class object, not a single object.
    }else if (class_isMetaClass(baseClass)) {
        return aspect_swizzleClassInPlace((Class)self);
        // Probably a KVO'ed class. Swizzle in place. Also swizzle meta classes in place.
    }else if (statedClass != baseClass) {
        return aspect_swizzleClassInPlace(baseClass);
    }

    // Default case. Create dynamic subclass.
    const char *subclassName = [className stringByAppendingString:AspectsSubclassSuffix].UTF8String;
    Class subclass = objc_getClass(subclassName);

    if (subclass == nil) {
        subclass = objc_allocateClassPair(baseClass, subclassName, );
        if (subclass == nil) {
            NSString *errrorDesc = [NSString stringWithFormat:@"objc_allocateClassPair failed to allocate class %s.", subclassName];
            AspectError(AspectErrorFailedToAllocateClassPair, errrorDesc);
            return nil;
        }

        aspect_swizzleForwardInvocation(subclass);
        aspect_hookedGetClass(subclass, statedClass);
        aspect_hookedGetClass(object_getClass(subclass), statedClass);
        objc_registerClassPair(subclass);
    }

    object_setClass(self, subclass);
    return subclass;
}

hook selector：

  1. 用新生成的aspects__targetSelector指向selector的IMP；
  2. 将selector指向_objc_msgForward(或者_objc_msgForward_stret，與前者的差別為傳回值的不同，該實作傳回結構體？)。

selector 被hook後：

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經過上面hook class和hook selector，Target的targetSelector就被hook進“切面”了。當調用

[aTarget targetSelector]

時,程式流程如下：

Aspects 源代碼解析&lt;一&gt;Aspects 是什麼，解決了什麼問題？Aspects的思路及實作

參考：

http://www.cnblogs.com/jyh317/p/3834271.html 簡單了解AOP（面向切面程式設計）

http://blog.ibireme.com/2013/11/26/objective-c-messaging/ Objective-C 中的消息與消息轉發

http://blog.cnbang.net/tech/2855/ JSPatch實作原理詳解<二>

iOS-開發 iOS AOP Aspects 源代碼
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