OCRunner：完全体的iOS热修复方案

简介

OCRunner开发补丁的工作流

初衷

为了能够实现一篇文章的思路：Objective-C源码 -> 二进制补丁文件 ->热更新（具体是哪篇我忘了）。当时刚好开始了oc2mango翻译器的漫漫长路（顺带为了学习编译原理，嘻嘻），等基本完成以后，就开始肝OCRunner：完全兼容struct，enum，系统C函数调用，魔改libffi，生成补丁文件等，尽可能兼容Objective-C，为了做一个直接运行OC的快乐人。

各方职责

• oc2mangoLib相当于一个简单的编译器，负责生成语法树
• ORPatchFile负责将语法树序列化、反序列化和版本判断
• PatchGenerator负责将oc2mangoLib和ORPatchFile的功能整合（以上工具都在oc2mango项目下）
• OCRunner负责解释执行语法树

与其他库的区别

• 下发二进制补丁文件。增加安全性，减小补丁大小，省去词法分析与语法分析，优化启动时间，可在PatchGenerator阶段进行优化
• 自定义的Arm64 ABI （可以不使用libffi）
• 完整的Objective-C语法支持，除去预编译和部分语法

本地使用OCRunner运行补丁

OCRunnerDemo https://github.com/SilverFruity/OCRunner/tree/master/OCRunnerDemo 可以作为整个流程的参照.

Cocoapods导入OCRunner

pod 'OCRunner'      #支持所有架构，包含libffi.a
# 或者
pod 'OCRunnerArm64' #仅支持 arm64和arm64e，没有libffi.a

下载 PatchGenerator

解压PatchGenerato.zip https://github.com/SilverFruity/oc2mango/releases，然后将PatchGenerator保存到/usr/bin/或项目目录下.

添加PatchGenerator的 Run Script

• Project Setting -> Build Phases -> 左上角的 + -> New Run Script Phase
• PatchGenerator的路径 -files Objective-C源文件列表或者文件夹 -refs Objective-C头文件列表或者文件夹 -output 输出补丁保存的位置
• 比如OCRunnerDemo中的Run Script

$SRCROOT/OCRunnerDemo/PatchGenerator -files $SRCROOT/OCRunnerDemo/ViewController1 -refs  $SRCROOT/OCRunnerDemo/Scripts.bundle -output $SRCROOT/OCRunnerDemo/binarypatch

开发环境下: 运行补丁

• 将生成的补丁文件作为资源文件添加到项目中

// Appdelegate.m

- (BOOL)application:(UIApplication *)application didFinishLaunchingWithOptions:(NSDictionary *)launchOptions {
#if DEBUG
    NSString *patchFilePath = [[NSBundle mainBundle] pathForResource:@"PatchFileName" ofType:nil];
#else
   // download from server
#endif
    [ORInterpreter excuteBinaryPatchFile:patchFilePath];
    return YES;
}

• 每次修改文件，记得Command+B，调用Run Scrip，重新生成补丁文件.

正式环境

• 将补丁上传到服务器
• App中下载补丁文件并保存到本地
• 使用[ORInterpreter excuteBinaryPatchFile:PatchFilePath] 执行补丁

使用介绍

引入结构体、枚举、typedef

可以通过修改OCRunnerDemo中的ViewController1，运行以下代码.

// 将添加一个名为dispatch_once_t的新类型
typedef NSInteger dispatch_once_t;
// link NSLog
void NSLog(NSString *format, ...);

typedef enum: NSUInteger{
    UIControlEventTouchDown                                         = 1 <<  0,
    UIControlEventTouchDownRepeat                                   = 1 <<  1,
    UIControlEventTouchDragInside                                   = 1 <<  2,
    UIControlEventTouchDragOutside                                  = 1 <<  3,
    UIControlEventTouchDragEnter                                    = 1 <<  4
}UIControlEvents;

int main(){
    UIControlEvents events = UIControlEventTouchDown | UIControlEventTouchDownRepeat;
    if (events & UIControlEventTouchDown){
        NSLog(@"UIControlEventTouchDown");
    }
    NSLog(@"enum test: %lu",events);
    return events;
}
main();

Tips:

推荐新建一个文件来放置以上代码，类似于OCRunnerDemo中的UIKitRefrence和GCDRefrence文件，然后使用PatchGenerator以-links的形式加入补丁生成。作者想偷偷懒，不想再去CV了，头文件太多了.

使用系统内置C函数

//you only need to add the C function declaration in Script.
//link NSLog
void NSLog(NSString *format, ...);

//then you can use it in Scrtips.
NSLog(@"test for link function %@", @"xixi");

当你运行以上代码时. OCRunner将会使用ORSearchedFunction 搜索函数的指针.

这个过程的核心实现是 SymbolSearch (修改自fishhook).

如果搜索到的结果是NULL，OCRunner将会自动在控制台打印如下信息:

|----------------------------------------------|
|❕you need add ⬇️ code in the application file |
|----------------------------------------------|
[ORSystemFunctionTable reg:@"dispatch_source_set_timer" pointer:&dispatch_source_set_timer];

修复OC对象（类）方法、添加属性

想修复哪个方法，将改方法实现即可，不用实现其他方法.

@interface ORTestClassProperty:NSObject
@property (nonatomic,copy)NSString *strTypeProperty;
@property (nonatomic,weak)id weakObjectProperty;
@end
@implementation ORTestClassProperty
- (void)otherMethod{
    self.strTypeProperty = @"Mango";
}
- (NSString *)testObjectPropertyTest{
    [self ORGtestObjectPropertyTest] //方法名前加'ORG'调用原方法
    [self otherMethod];
    return self.strTypeProperty;
}
@end

Block使用、解决循环引用

// 用于解决循环引用
__weak id object = [NSObject new];
// 最简block声明
void (^a)(void) = ^{
    int b = 0;
};
a();

使用GCD

本质就是 使用系统内置C函数，通过GCDRefrences文件添加，GCD相关的函数声明以及typedef皆在其中.

比如:

// link dispatch_sync
void dispatch_sync(dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t block);
void main(){
  dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("com.plliang19.mango",DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
    dispatch_async(queue, ^{
    completion(@"success");
    });
}
main();

使用内联函数、预编译函数

// 内联函数：在补丁中，添加一个全局函数中即可，比如UIKitRefrences中的CGRectMake
CGRect CGRectMake(CGFloat x, CGFloat y, CGFloat width, CGFloat height)
{
  CGRect rect;
  rect.origin.x = x; rect.origin.y = y;
  rect.size.width = width; rect.size.height = height;
  return rect;
}
// 预编译函数：需要在App中预埋
[[MFScopeChain top] setValue:[MFValue valueWithBlock:^void(dispatch_once_t *onceTokenPtr,
                                                                  dispatch_block_t _Nullable handler){
        dispatch_once(onceTokenPtr,handler);
    }] withIndentifier:@"dispatch_once"];

如何确定补丁中是否包含源文件

查看Run Script打印的 InputFiles 中是否包含源文件.

性能测试

根据已知数据，OCRunner的补丁加载速度是JSPatch的20倍+，随着补丁大小的不断增加，这个倍数会不断增加。运行速度和内存占用与MangoFix差距不大。内存占用方面应该会更优，OCRunner中MFValue的值采用malloc来复制值，不会有多个类型的实例变量。

目前的问题

1. 指针与乘号识别冲突问题，衍生的问题：类型转换等等
2. 不支持static、inline函数声明
3. 不支持C数组声明: type a[]和type a[2]，以及 value = { 0 , 0 , 0 , 0 } 这种表达式
4. 不支持 ‘->’ 操作符号
5. 不支持C函数替换

支持语法

1. 类声明与实现，支持分类写法
2. Protocol
3. Block语法
4. 结构体、枚举、typedef
5. 使用函数声明，链接系统函数指针
6. 全局函数
7. 多参数调用（方法和函数）
8. *、& (指针操作)
9. 变量static关键字
10. NSArray: @[value1, value2]，NSDictionary: @{ key: value }, NSNumer: @(value)
11. NSArray取值和NSDictionary取值和赋值语法，id value = a[var]; a[var] = value;
12. 运算符，除去’->’皆已实现

… 等

想到了再加吧

目标

• 完善当前的语法支持
• 更多的单元测试覆盖（尽管目前显示是84%）
• PatchGenerator阶段进行优化：未被调用的函数声明、结构体、枚举等，不会在补丁中，减少包大小以及加载时间等
• 尝试Swift热更新（新建库吧，哈哈）