[翻译] Virtual method interception 虚方法拦截

原文地址：http://blog.barrkel.com/2010/09/virtual-method-interception.html

注：基于本人英文水平，以下翻译只是我自己的理解，如对读者造成未知影响，一切后果自负。

Delphi XE在rtti.pas单元有一个新的类型TVirtualMethodInterceptor。它最初是设计用于DataSnap的认证场景（虽然我不认为只能用在这里）。

这个类做了什么？从本质上讲，它在运行时动态地创建了一种衍生metaclass，并重写父类的虚方法，通过创建一个新的虚拟方法表和并填充到父类。用户可以拦截虚拟函数调用，在代码实现中改变参数，改变返回值，拦截和中断异常或抛出新的异常，或完全取代方法。在概念上，它有点类似于.NET和Java中的动态代理。它就像在运行时从一个类中派生出来的新类，重写虚方法（但不添加新的字段属性），然后将一个实例的运行类型更改为这个新的派生类。

为什么要这么做？两个目的：测试和远程处理。(“虚拟方法拦截”最初用在DataSnap认证部分)。

用一个例子开始：

uses SysUtils, Rtti;
{$APPTYPE console}

type
TFoo = class
// 修改x 的值
function Frob(var x: Integer): Integer; virtual;
end;

function TFoo.Frob(var x: Integer): Integer;
begin
x := x * 2;
Result := x + 10;
end;

procedure WorkWithFoo(Foo: TFoo);
var
a, b: Integer;
begin
a := 10;
Writeln(' a = ', a);
try
b := Foo.Frob(a);
Writeln(' result = ', b);
Writeln(' a = ', a);
except
on e: Exception do
Writeln(' 异常: ', e.ClassName);
end;
end;

procedure P;
var
Foo: TFoo;
vmi: TVirtualMethodInterceptor;
begin
vmi := nil;
Foo := TFoo.Create;
try
Writeln('拦截以前:');
WorkWithFoo(Foo);

vmi := TVirtualMethodInterceptor.Create(Foo.ClassType);
vmi.OnBefore := procedure(Instance: TObject; Method: TRttiMethod;
const Args: TArray<TValue>; out DoInvoke: Boolean; out Result: TValue)
var
i: Integer;
begin
Write('[之前] 调用方法', Method.Name, ' 参数: ');
for i := 0 to Length(Args) - 1 do
Write(Args[i].ToString, ' ');
Writeln;
end;

// 改变 foo 实例的 metaclass pointer
vmi.Proxify(Foo);

//所有的虚方法调用以前，都调用了OnBefore事件
Writeln('拦截以后:');
WorkWithFoo(Foo);
finally
Foo.Free;
vmi.Free;
end;
end;

begin
P;
Readln;
end.

以下是输出:

你会发现它拦截所有的虚拟方法，包括那些所谓的销毁过程中，不只是我们自己声明的。（析构函数本身是不包括在内。）

我可以完全改变方法的实现，并跳过调用方法的主体：

procedure P;
var
Foo: TFoo;
vmi: TVirtualMethodInterceptor;
ctx: TRttiContext;
m: TRttiMethod;
begin
vmi := nil;
Foo := TFoo.Create;
try
Writeln('拦截以前:');
WorkWithFoo(Foo);

vmi := TVirtualMethodInterceptor.Create(Foo.ClassType);

m := ctx.GetType(TFoo).GetMethod('Frob');
vmi.OnBefore := procedure(Instance: TObject; Method: TRttiMethod;
const Args: TArray<TValue>; out DoInvoke: Boolean; out Result: TValue)
begin
if Method = m then
begin
DoInvoke := False; //原方法的逻辑不调用了
Result := 42;
Args[0] := -Args[0].AsInteger;
end;

end;

在这里，中断了方法的调用并把返回结果赋值为42，同时修改第一个参数的值：

拦截前:
  before: a = 10
  Result = 30
  after:  a = 20
拦截后:
  before: a = 10
  Result = 42
  after:  a = –10

可以通过一个异常来中断方法的调用:

vmi.OnBefore := procedure(Instance: TObject; Method: TRttiMethod;
      const Args: TArray; out DoInvoke: Boolean; out Result: TValue)
    begin
      if Method = m then
        raise Exception.Create('Aborting');
    end;

输出:

拦截前:
  before: a = 10
  Result = 30
  after:  a = 20
拦截后:
  before: a = 10
  Exception: Exception

不局限于在方法调用前拦截，同时也可以在方法调用后拦截，并可以修改参数和返回值:

m := ctx.GetType(TFoo).GetMethod('Frob');
    vmi.OnAfter := procedure(Instance: TObject; Method: TRttiMethod;
      const Args: TArray; var Result: TValue)
    begin
      if Method = m then
        Result := Result.AsInteger + 1000000;
    end;

以下是输出:

拦截前:
  before: a = 10
  Result = 30
  after:  a = 20
拦截后:
  before: a = 10
  Result = 1000030
  after:  a = 20

如果虚拟方法中抛出了一个异常，可以屏蔽掉这个异常:

function TFoo.Frob(var x: Integer): Integer;
begin
  raise Exception.Create('Abort');
end;

// ...
    m := ctx.GetType(TFoo).GetMethod('Frob');
    vmi.OnException := procedure(Instance: TObject; Method: TRttiMethod;
      const Args: TArray; out RaiseException: Boolean;
      TheException: Exception; out Result: TValue)
    begin
      if Method = m then
      begin
        RaiseException := False;  //屏蔽掉原方法中的异常
        Args[0] := Args[0].AsInteger * 2;
        Result := Args[0].AsInteger + 10;
      end;
    end;

输出:

Before hackery:
  before: a = 10
  Exception: Exception
After interception:
  before: a = 10
  Result = 30
  after:  a = 20

有件事要知道，类TVirtualMethodInterceptor 是没有的, 它通过拦截对象工作，拦截需要一些内存开销，但这是很少的:

PPointer(foo)^ := vmi.OriginalClass;

另一个指针: 类的继承链是被挂钩过程改变了。这可以很容易地显示:

//...
    Writeln('After interception:');
    WorkWithFoo(foo);
    
    Writeln('Inheritance chain while intercepted:');
    cls := foo.ClassType;
    while cls <> nil do
    begin
      Writeln(Format('  %s (%p)', [cls.ClassName, Pointer(cls)]));
      cls := cls.ClassParent;
    end;
    
    PPointer(foo)^ := vmi.OriginalClass;
    
    Writeln('After unhooking:');
    WorkWithFoo(foo);
    
    Writeln('Inheritance chain after unhooking:');
    cls := foo.ClassType;
    while cls <> nil do
    begin
      Writeln(Format('  %s (%p)', [cls.ClassName, Pointer(cls)]));
      cls := cls.ClassParent;
    end;
// ...

输出:

Before hackery:
  before: a = 10
  Exception: Exception
After interception:
  before: a = 10
  Result = 30
  after:  a = 20
Inheritance chain while intercepted:
  TFoo (01F34DA8)      //运行时增加的类
  TFoo (0048BD84)      //vmi.OriginalClass
  TObject (004014F0)
After unhooking:
  before: a = 10
  Exception: Exception
Inheritance chain after unhooking:
  TFoo (0048BD84)
  TObject (004014F0)

该功能主要是前期库的基础修补，但希望你可以看到，这不是太难。（提供一种打补丁的方式）

两个问题：

1：这种方法跟写Helper的区别？

2：当类是多层继承时，拦截的是哪个类的虚拟方法？