Runtime源碼 Category(分類)

時間 2019-12-05

標籤 runtime 源碼 category 分類简体版

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1、概述

Category又叫分類，類別，類目，做爲Objective-C 2.0以後添加的語言特性，Category在現在的OC工程中隨處可見，它能夠在即便不知道源碼的狀況下爲類添加方法，根據官方文檔Category其主要做用有：html

分離類的實現到獨立的文件，這樣作的好處有：
- 減少單個文件的代碼量（維護一個2000代碼的類和維護四個500的代碼的類差異仍是比較明顯的）。
- 把不一樣功能組織到不一樣的Category。
- 方便多人維護一個類
- 按需加載想要的Category
定義私有方法
模擬多繼承
把framework的私有方法公開

注：Category 有一個很是容易誤用的場景，那就是用 Category 來覆寫父類或主類的方法。雖然目前 Objective-C 是容許這麼作的，可是這種使用場景是很是不推薦的。使用 Category 來覆寫方法有不少缺點，好比不能覆寫 Category 中的方法、沒法調用主類中的原始實現等，且很容易形成沒法預估的行爲。objective-c

2、底層實現

在objc4-723中Category的定義以下：bash

struct category_t {
    const char *name;
    classref_t cls;
    struct method_list_t *instanceMethods;
    struct method_list_t *classMethods;
    struct protocol_list_t *protocols;
    struct property_list_t *instanceProperties;
    // Fields below this point are not always present on disk.
    struct property_list_t *_classProperties;

    method_list_t *methodsForMeta(bool isMeta) {
        if (isMeta) return classMethods;
        else return instanceMethods;
    }

    property_list_t *propertiesForMeta(bool isMeta, struct header_info *hi);
};
複製代碼

name
分類名
cls
類
instanceMethods
實例方法列表
classMethod
類方法列表
protocols
遵照的協議列表
instanceProperties
實例屬性列表
_classProperties
類屬性列表

從Category的結構可見：app

它能夠添加實例方法，類方法，甚至能夠實現協議，添加屬性(可是這裏的屬性不會自動生成實例變量和對應的set、get方法須要經過關聯對象實現)
不能夠添加實例變量。

3、Category加載

對於OC運行時，在入口方法中：佈局

void _objc_init(void)
{
    static bool initialized = false;
    if (initialized) return;
    initialized = true;
    
    // fixme defer initialization until an objc-using image is found?
    environ_init();
    tls_init();
    static_init();
    lock_init();
    exception_init();

    _dyld_objc_notify_register(&map_images, load_images, unmap_image);
}
複製代碼

category被附加到類上面是在map_images的時候發生的，在new-ABI的標準下，_objc_init裏面的調用的map_images最終會調用objc-runtime-new.mm裏面的_read_images方法，而在_read_images方法的結尾，有如下的代碼片斷：ui

// Discover categories. 
    for (EACH_HEADER) {
        category_t **catlist = 
            _getObjc2CategoryList(hi, &count);
        bool hasClassProperties = hi->info()->hasCategoryClassProperties();

        for (i = 0; i < count; i++) {
            category_t *cat = catlist[i];
            Class cls = remapClass(cat->cls);

            if (!cls) {
                // Category's target class is missing (probably weak-linked). // Disavow any knowledge of this category. catlist[i] = nil; if (PrintConnecting) { _objc_inform("CLASS: IGNORING category \?\?\?(%s) %p with " "missing weak-linked target class", cat->name, cat); } continue; } // Process this category. // First, register the category with its target class. // Then, rebuild the class's method lists (etc) if 
            // the class is realized. 
            bool classExists = NO;
            if (cat->instanceMethods ||  cat->protocols  
                ||  cat->instanceProperties) 
            {
                addUnattachedCategoryForClass(cat, cls, hi);
                if (cls->isRealized()) {
                    remethodizeClass(cls);
                    classExists = YES;
                }
                if (PrintConnecting) {
                    _objc_inform("CLASS: found category -%s(%s) %s", 
                                 cls->nameForLogging(), cat->name, 
                                 classExists ? "on existing class" : "");
                }
            }

            if (cat->classMethods  ||  cat->protocols  
                ||  (hasClassProperties && cat->_classProperties)) 
            {
                addUnattachedCategoryForClass(cat, cls->ISA(), hi);
                if (cls->ISA()->isRealized()) {
                    remethodizeClass(cls->ISA());
                }
                if (PrintConnecting) {
                    _objc_inform("CLASS: found category +%s(%s)", 
                                 cls->nameForLogging(), cat->name);
                }
            }
        }
    }
   
複製代碼

這裏作的就是：this

把category的實例方法、協議以及屬性添加到類上
把category的類方法和協議添加到類的metaclass上

接着往裏看，category的各類列表是怎麼最終添加到類上的，就拿實例方法列表來講吧：在上述的代碼片斷裏，addUnattachedCategoryForClass只是把類和category作一個關聯映射，而remethodizeClass纔是真正去處理添加事宜的功臣。spa

/***********************************************************************
* remethodizeClass
* Attach outstanding categories to an existing class.
* Fixes up cls's method list, protocol list, and property list. * Updates method caches for cls and its subclasses. * Locking: runtimeLock must be held by the caller **********************************************************************/ static void remethodizeClass(Class cls) { category_list *cats; bool isMeta; runtimeLock.assertWriting(); isMeta = cls->isMetaClass(); // Re-methodizing: check for more categories if ((cats = unattachedCategoriesForClass(cls, false/*not realizing*/))) { if (PrintConnecting) { _objc_inform("CLASS: attaching categories to class '%s' %s", cls->nameForLogging(), isMeta ? "(meta)" : ""); } attachCategories(cls, cats, true /*flush caches*/); free(cats); } } 複製代碼

能夠看到：在remethodizeClass內部核心方法是：attachCategories，它纔是真正地添加方法ssr

// Attach method lists and properties and protocols from categories to a class.
// Assumes the categories in cats are all loaded and sorted by load order, 
// oldest categories first.
static void 
attachCategories(Class cls, category_list *cats, bool flush_caches)
{
    if (!cats) return;
    if (PrintReplacedMethods) printReplacements(cls, cats);

    bool isMeta = cls->isMetaClass();

    // fixme rearrange to remove these intermediate allocations
    method_list_t **mlists = (method_list_t **)
        malloc(cats->count * sizeof(*mlists));
    property_list_t **proplists = (property_list_t **)
        malloc(cats->count * sizeof(*proplists));
    protocol_list_t **protolists = (protocol_list_t **)
        malloc(cats->count * sizeof(*protolists));

    // Count backwards through cats to get newest categories first
    int mcount = 0;
    int propcount = 0;
    int protocount = 0;
    int i = cats->count;
    bool fromBundle = NO;
    while (i--) {
        auto& entry = cats->list[i];

        method_list_t *mlist = entry.cat->methodsForMeta(isMeta);
        if (mlist) {
            mlists[mcount++] = mlist;
            fromBundle |= entry.hi->isBundle();
        }

        property_list_t *proplist = 
            entry.cat->propertiesForMeta(isMeta, entry.hi);
        if (proplist) {
            proplists[propcount++] = proplist;
        }

        protocol_list_t *protolist = entry.cat->protocols;
        if (protolist) {
            protolists[protocount++] = protolist;
        }
    }

    auto rw = cls->data();

    prepareMethodLists(cls, mlists, mcount, NO, fromBundle);
    rw->methods.attachLists(mlists, mcount);
    free(mlists);
    if (flush_caches  &&  mcount > 0) flushCaches(cls);

    rw->properties.attachLists(proplists, propcount);
    free(proplists);

    rw->protocols.attachLists(protolists, protocount);
    free(protolists);
}
複製代碼

須要注意的有兩點：code

category的方法沒有「徹底替換掉」原來類已經有的方法，也就是說若是category和原來類都有methodA，那麼category附加完成以後，類的方法列表裏會有兩個methodA。
category的方法被放到了新方法列表的前面，而原來類的方法被放到了新方法列表的後面，這也就是咱們日常所說的category的方法會「覆蓋」掉原來類的同名方法，這是由於運行時在查找方法的時候是順着方法列表的順序查找的，它只要一找到對應名字的方法，就會罷休^_^，卻不知後面可能還有同樣名字的方法。

4、Category和Extension

Extension
- 在編譯期決議，是類的一部分，在編譯器和頭文件的@interface和實現文件裏的@implement一塊兒造成了一個完整的類。
- 伴隨着類的產生而產生，也隨着類的消失而消失。 Extension通常用來隱藏類的私有消息，你必須有一個類的源碼才能添加一個類的Extension，因此對於系統一些類，如NSString，就沒法添加類擴展
Category
- 是運行期決議的
- 類擴展能夠添加實例變量，分類不能添加實例變量
由於在運行期，對象的內存佈局已經肯定，若是添加實例變量會破壞類的內部佈局，這對編譯性語言是災難性的。

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