Aspects 源代码解析<一>

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#ios #AOP #Aspects #源代码

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本文详细介绍了Aspects作为面向切面编程（AOP）在iOS下Objective-C（OC）的实现方式，阐述了其在解决权限判断、日志记录等重复操作问题上的优势。Aspects通过hook函数实现副操作，如打印调试信息或记录日志，降低了逻辑过程中的耦合性，提供了一种高效维护和复用代码的方法。

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Aspects 是什么，解决了什么问题？

Aspects是AOP（面向切面编程）思想在iOS下OC的实现。Aspects可以用于hook函数，让函数执行一些副操作（打印调试信息、记录日志等）。切面可以简单理解为嵌入不同函数中的功能相同的操作（打印调试信息等），每类功能相同的操作可以抽取出一个切面。下面简要介绍OOP（面向对象编程）和AOP的概念和区别：

OOP（面向对象编程）针对业务处理过程的实体及其属性和行为进行抽象封装，以获得更加清晰高效的逻辑单元划分。
AOP则是针对业务处理过程中的切面进行提取，它所面对的是处理过程中的某个步骤或阶段，以获得逻辑过程中各部分之间低耦合性的隔离效果。

OOP实际上是对对象的属性和行为的封装，而AOP对于这点就无从谈起，但是AOP是处理某个步骤和阶段的，从中进行切面的提取，也就是说，如果几个或更多个逻辑过程中，有重复的操作行为，AOP就可以提取出来，运用动态代理，实现程序功能的统一维护，这么说来可能太含蓄，如果说到权限判断，日志记录等，可能就明白了。如果我们单纯使用OOP，那么权限判断怎么办？在每个操作前都加入权限判断？日志记录怎么办？在每个方法里的开始、结束、异常的地方手动添加日志？所有，如果使用AOP就可以借助代理完成这些重复的操作，就能够在逻辑过程中，降低各部分之间的耦合了。二者扬长补短，互相结合最好。

Aspects的思路及实现

思路

Aspects对外暴露了两个接口，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);
}

参数说明：

selector	options	block	error
要被hook的selector	切面（block）执行的时机，在selector执行前、后执行，还是替换被hook的selector	切面	hook过程中的错误

方法说明：

第一个方法为类方法，receiver为要被hook的类（[receiver message]）。直接在本类上hook类的实例方法(被KVO过的类，直接在KVO过程中生成的子类上进行hook实例方法)，进行method swizzling，对类的methodListsstruct objc_method_list **methodLists进行修改，修改的方法有两个：
1. forwardInvocation:
  forwardInvocation: 的IMP(方法实现)被替换为：__ASPECTS_ARE_BEING_CALLED__，该函数内部具体执行被hook的selector和切入的操作，forwardInvocation: 的本来的IMP被保存在__aspects_forwardInvocation:中。forwardInvocation:的method swizzling操作是在static Class aspect_hookClass(NSObject *self, NSError **error)中进行的；
2. 被hook的selector。被hook的selector的IMP被替换为：_objc_msgForward/_objc_msgForward_stret,该方法用于触发消息转发，被hook的selector的本来的IMP被保存在aliasSelector中。被hook的selector 的method swizzling 是在static void aspect_prepareClassAndHookSelector(NSObject *self, SEL selector, NSError **error)中进行的。
第二个方法为实例方法，receiver为要被hook的类的实例。用该方法hook实例方法较复杂，步骤简述如下：
1. 新生成一个被hook类的子类，
2. 利用isa swizzle将该实例的isa Class isa指向新生成的被hook类的子类，
3. 对被hook类的子类进行method swizzling，method swizzling的思路与上面类方法的method swizzling相同。

这里直接拿世健同学的例子来讲解吧：

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

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

我们要对Target类的targetSelector进行hook，以方法二（实例方法）为例进行讲解，假定aTarget为Target类的一个实例方法。

    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：

hook的过程：

hook Class(“isa swizzling”)：

通过statedClass = self.class获取self本来的class（class方法被重写了，用来获取self被hook之前的Class（Target）。下文交代class方法是如何被重写的）；
通过Class baseClass = object_getClass(self)获取self的isa指针实际指向的class（self在运行时实际的class，表面上看这是一只皮鞋（statedClass），实际上这是一只刮胡刀（basedClass））。
如果baseClass（实际指向的class）已经是被hook过的子类，则返回baseClass。
如果baseClass是MetaClass或者被KVO过的Class，则不必再生成subClass，直接在其自身上进行method swizzling。
如果不是上述3. 、4. 所述情况，默认情况下需要对被hook的Class进行”isa swizzling”：
1. 通过subclass = objc_allocateClassPair(baseClass, subclassName, 0)动态创建一个被hook类（Target）的子类（Target_Aspects_）；
2. 然后对子类的forwardInvocation:进行method swizzling，替换为__ASPECTS_ARE_BEING_CALLED__，进行消息转发时，实际执行的是__ASPECTS_ARE_BEING_CALLED__中的方法；
3. 重写子类的获取类名的方法class，使其返回被hook之前的类的类名；
4. 将self（aTarget）的isa指针指向子类Target_Aspects_（object_setClass(self, subclass)）。

class被hook后的情况：
class 被hook完成后

#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, 0);
        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;
}