.NET外挂系列：3. 了解 harmony 中灵活的纯手工注入方式
一：背景1. 讲故事
上一篇我们讲到了 注解特性，harmony 在内部提供了 20个 HarmonyPatch 重载方法尽可能的让大家满足业务开发，那时候我也说了，特性虽然简单粗暴，但只能解决 95% 的问题，言外之意还有一些事情做不到，所以剩下的 5% 只能靠 完全手工 的方式了。
二：注解特性的局限性
虽然有20个重载方法，但还不能达到100%覆盖，不要以为我说的这种情况比较罕见，是很正常的场景，比如说：
[*]嵌套类。
[*]程序集中的某些特殊不对外公开类。
这里我就拿第二种来说把，参考代码如下：
internal sealed class ServiceProviderEngineScope : IServiceScope, IDisposable, IServiceProvider, IKeyedServiceProvider, IAsyncDisposable, IServiceScopeFactory
{
public ServiceProviderEngineScope(ServiceProvider provider, bool isRootScope)
{
ResolvedServices = new Dictionary<ServiceCacheKey, object>();
RootProvider = provider;
IsRootScope = isRootScope;
}
}这段代码有几个要素：
1. internal
代码是程序集可访问，所以你不能使用任何 typeof(xxx) 形式的构造函数，否则就会报错，参考如下：
2. 有参构造函数
由于不能使用 typeof(xxx)，所以只能通过 字符串模式 反射type，当你有心查找你会发现第20个重载方法虽然支持 string 格式，但不提供 Type[] argumentTypes 参数信息，代码如下：
public class HarmonyPatch : HarmonyAttribute
{
...
public HarmonyPatch(string typeName, string methodName, MethodType methodType = MethodType.Normal);
...
}所以这个就是很无语的事情了，哈哈，上面所说的其实就是我最近遇到了一例 .NET托管内存暴涨 问题，观察托管堆之后，发现有 975w 的 ServiceProviderEngineScope 类，截图如下：
熟悉这个类的朋友应该明白，这是上层调用 serviceProvider.CreateScope() 方法没有释放导致的，那接下来的问题是到底谁在不断的调用 CreateScope() 呢？ 直接监控 ServiceProviderEngineScope 的构造函数就可以了。
三：解决方案
1. 使用 TargetMethod 口子函数
上一篇跟大家聊过 harmony 的口子函数 TargetMethods，它可以批量返回需要被 patch 的方法，如果你明确知道只需返回一个，可以用 TargetMethod 口子来实现，有了这些思路之后，完整的实现代码如下：
internal class Program
{
static void Main(string[] args)
{
var harmony = new Harmony("com.dotnetdebug.www");
harmony.PatchAll();
// 1. 创建服务集合
var services = new ServiceCollection();
// 2. 注册一个作用域服务
services.AddScoped<MyService>();
// 3. 构建服务提供者
var serviceProvider = services.BuildServiceProvider();
// 4. 创建作用域
var scope = serviceProvider.CreateScope();
var myService = scope.ServiceProvider.GetRequiredService<MyService>();
myService.DoSomething();
Console.ReadLine();
}
}
class MyService : IDisposable
{
public MyService()
{
Console.WriteLine("i'm MyService...");
}
public void DoSomething()
{
Console.WriteLine($"{DateTime.Now} Doing work...");
}
public void Dispose()
{
Console.WriteLine($"{DateTime.Now} Disposing MyService");
}
}
public class HookServiceProviderEngineScope
{
static MethodBase TargetMethod()
{
var engineScopeType = Type.GetType("Microsoft.Extensions.DependencyInjection.ServiceLookup.ServiceProviderEngineScope, Microsoft.Extensions.DependencyInjection");
var constructor = engineScopeType.GetConstructors(BindingFlags.Instance | BindingFlags.Public | BindingFlags.NonPublic);
return constructor;
}
public static void Prefix(bool isRootScope)
{
Console.WriteLine("----------------------------");
Console.WriteLine($"isRootScope:{isRootScope}");
Console.WriteLine(Environment.StackTrace);
Console.WriteLine("----------------------------");
}
}
有些朋友可能要说了，这地方为什么会有两个调用栈，熟悉底层的朋友应该知道分别由 services.BuildServiceProvider 和 serviceProvider.CreateScope 贡献的。
写到这里的时候，出门抽了个烟，突然灵光一现，既然20个单重载方法不够用，我完全可以使用 HarmonyPatch 注解特性组合呀。。。相当于平级补充，说干就干，参考代码如下：
{ typeof(ServiceProvider), typeof(bool) })]
public class HookServiceProviderEngineScope
{
public static void Prefix(bool isRootScope)
{
Console.WriteLine("----------------------------");
Console.WriteLine($"isRootScope:{isRootScope}");
Console.WriteLine(Environment.StackTrace);
Console.WriteLine("----------------------------");
}
}有了胜利喜悦之后，我想可有神鬼不测之术来解决 嵌套类 的问题，纠结了之后用 HarmonyPatch 特性理论上搞不定。
2. 完全动态hook
整体上来说前面的 TargetMethod 模式属于混合编程(特性+手工)，如果让代码更纯粹一点话，就要把所有的 Attribute 摘掉，这就需要包装器类 HarmonyMethod ，修改后的代码如下：
internal class Program
{
static void Main(string[] args)
{
var harmony = new Harmony("com.dotnetdebug.www");
var engineScopeType = Type.GetType("Microsoft.Extensions.DependencyInjection.ServiceLookup.ServiceProviderEngineScope, Microsoft.Extensions.DependencyInjection");
var originalMethod = engineScopeType.GetConstructors(BindingFlags.Instance | BindingFlags.Public | BindingFlags.NonPublic);
var prefixMethod = typeof(HookServiceProviderEngineScope).GetMethod("Prefix");
harmony.Patch(originalMethod, new HarmonyMethod(prefixMethod));
// 1. 创建服务集合
var services = new ServiceCollection();
// 2. 注册一个作用域服务
services.AddScoped<MyService>();
// 3. 构建服务提供者
var serviceProvider = services.BuildServiceProvider();
// 4. 创建作用域
var scope = serviceProvider.CreateScope();
var myService = scope.ServiceProvider.GetRequiredService<MyService>();
myService.DoSomething();
Console.ReadLine();
}
}
class MyService : IDisposable
{
public MyService()
{
Console.WriteLine("i'm MyService...");
}
public void DoSomething()
{
Console.WriteLine($"{DateTime.Now} Doing work...");
}
public void Dispose()
{
Console.WriteLine($"{DateTime.Now} Disposing MyService");
}
}
public class HookServiceProviderEngineScope
{
public static void Prefix(bool isRootScope)
{
Console.WriteLine("----------------------------");
Console.WriteLine($"isRootScope:{isRootScope}");
Console.WriteLine(Environment.StackTrace);
Console.WriteLine("----------------------------");
}
}
这里稍微提一下 HarmonyMethod 类，它的内部有很多的参数可以配置，比如 优先级，日志 功能，这些都是 Attribute 所做不了的，参考如下：
public class HarmonyMethod
{
public MethodInfo method;
public string category;
public Type declaringType;
public string methodName;
public MethodType? methodType;
public Type[] argumentTypes;
public int priority = -1;
public string[] before;
public string[] after;
public HarmonyReversePatchType? reversePatchType;
public bool? debug;
public bool nonVirtualDelegate;
}四：总结
在 特性 搞不定的时候，手工HarmonyMethod编程是一个很好的补充，这几篇我们只关注了 Prefix，毕竟从高级调试的角度看，我们更关注问题代码的 调用栈 ，从而寻找引发故障的元凶。
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