概念

分类里的对象方法会存放在这个类的类对象里。它回来程序运行时（runtime）将所有的方法合并到类对象中。

###底层结构
当对一个分类NSObject+custom进行编译(xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc NSObject+custom.m)后。在它的cpp文件内会发现这样一个结构体，此结构体就是存储这个分类及其所定义的属性、方法等信息，此结构体定义在objc-runtime头文件中。

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struct _category_t {
  const char *name; // 分类的类名
  struct _class_t *cls; // 
  const struct _method_list_t *instance_methods; // 对象方法列表
  const struct _method_list_t *class_methods; // 类方法列表
  const struct _protocol_list_t *protocols; // 协议列表
  const struct _prop_list_t *properties; // 属性列表 
}

当程序运行时，程序会利用运行时机制将instance_menthods内所有方法合并到name值的类的类对象方法列表中，其他变量亦是如此。

Category的加载处理过程

加载顺序

  1. 通过Runtime加载某个类的所有Category

  2. 把所有的Category的方法、属性、协议数据、合并到一个大数组

    后面参与编译的Category数据会在数组的前面

  3. 将合并后的分类数据(方法、属性、协议)插入到类原来数据的前面

源码解读

  1. objc-os.mm

    • _objc_init
    • map_images
    • map_images_nolock

  2. Objc-runtime-new.mm

    • _read_images
    • remethodizeClass
    • attachCateggories
    • attchLists
    • realloc、memmove、memcpy

+load方法

调用时间

  • +load方法会在runtime加载类、分类时调用
  • 每个类、分类的+load，在程序运行过程中只调用一次

调用方式

==+load方法是根据方法地址直接调用，并不是经过objc_msgSend函数调用。==

调用顺序

在存在继承、分类的情况下的+load调用顺序

  1. 先调用类的+load
    • 按照编译向后顺序调用(先便后，先调用)
    • 调用子类的+load之前会先调用父类的+load
  2. 再调用分类的+load
    • 按照编译向后顺序调用(先编译、先调用)

源码解读

  • objc-os.mm

    • _objc_init

    • load_images

    • prepare_load_methods

      schedule_class_load

      add_class_to_loadable_list

      add_category_to_loadable_list

    • call_load_methosd

      call_calss_loads

      call_category_loads

      (*load_methods)(cls, SEL _load)

+initialize方法

调用时间

  • +initialize方法会在类第一次接收到消息时调用

调用方式

  • ==+initialize是通过objc_msgSend函数调用的==

调用顺序

  • 先调用父类+initialize，再调用子类+initialize

    • 如果分类实现了+initialize，就会覆盖本身的+initialize
    • 如果子类没有实现+initialize，会调用父类+initialize

源码解读

  • objc-msg-arm64.s
    • objc_msgSend
  • objc-runtime-new.mm
    • class_getInstanceMethod
    • lookUpImpOrNil
    • lookUpImpOrForward
    • _class_initialize
    • callinitialize
    • objc_msgSend(cls, SEL_initialize)

关联对象

相关API

  • objc_setAssociatedObject: 设置关联对象
  • objc_getAssociatedObject: 获取关联对象
  • objc_removeAssociatedObjects: 移除所有关联对象

实现代码

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// .h file
@interface Person (Test)
@property (nonatomic, copy) NSString *name;
@end

// .m file
@implementation Person (Test)
- (void)setName:(NSString *)name
{
    objc_setAssociatedObject(self, @selector(name), name, OBJC_ASSOCIATION_COPY);
}

- (NSString *)name
{
    return objc_getAssociatedObject(self, @selector(name))
}
@end
  • 上述函数中key的用法
    • 定义全局变量static const char NameKey; 然后传入NameKey的地址 &NameKey
    • 直接传入指定值，例如@"nameKey"
    • @selecter(name)
    • …

底层结构(原理)

  1. 实现关联对象的核心有：

    • AssociationsManager
    • AssociationsHashMap
    • ObjectAssociationMap
    • ObjcAssociation

  2. objc4源码解读

    原理图

  3. 总结

    • 关联对象并不是存储在被关联对象本身内存中
    • 关联对象存储在一个全局统一的Manager中。
    • 设置关联对象为nill，即移除关联对象
      • name = nil；

常见问题

  1. Category的使用场合？

    • 为某个类添加属性、方法、协议等。

  2. Category的实现原理？

    • Category编译之后的底层结构是struct category_t，里面存储了分类对象方法、属性、协议等。在程序运行时，通过运行时机制将Category的数据合并到类信息中

  3. Category和Extension的区别是什么？

    • Extension在编译的时候，其数据就已经包含在类信息中
    • Category在运行时，才会将数据合并到类信息中

  4. Category中有load方法吗？什么时候调用，load方法能继承吗？

    • 有。
    • 在runtime加载类、分类时调用。
    • 可以继承，但一般情况下不会主动调用load方法，都是让系统自动调用。

  1. load，initialize方法区别是什么？他们在category中的调用顺序？出现继承时的他们之间的调用过程？

    • 区别(调用方式，)

      • load 通过函数地址，initialize通过objc_msgSend调用，只调用一次

      • load是runtime加载类、分类时调用，initialize是类第一次接收到消息时调用，每个类只调用一次

      • 如果子类没有实现+initialize，会调用父类+initialize(所以父类的+initialize可能会调用多次)

      • 如果分类实现了+initialize，就会覆盖本身的+initialize

    • 调用顺序：

  2. Category能否添加成员变量？如果可以，如何给Category添加成员变量?

    不能直接添加。但可以间接添加，通过runtime 动态添加(关联对象)