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今天一起來(lái)探究下Category的底層實(shí)現(xiàn)原理。

1.Category 簡(jiǎn)介

Category是Object-C 2.0之后新增加的特性功能，主要用于對(duì)已存在類增加方法、協(xié)議和屬性。在實(shí)際項(xiàng)目中，我們主要用它來(lái)擴(kuò)展類的功能，實(shí)現(xiàn)類的多繼承等事情。

2. Category 源碼初探

要對(duì)Category的源碼進(jìn)行研究，首先我們建個(gè)實(shí)際的類，通過實(shí)際類的分析來(lái)看Category的內(nèi)部情況。

這里先新建個(gè)Person類，

實(shí)現(xiàn)Person+PersonTest的類目。

@interface Person (PersonTest) {

}

@property(nonatomic,strong)NSString *name;

+ (void)loadAllData;

- (void)saveAllData;

@end

@implementation Person (PersonTest)

+ (void)loadAllData {

}

- (void)saveAllData {? ?

}

@end

以上Person類，新增加了類方法，對(duì)象方法和屬性。我們來(lái)看看轉(zhuǎn)換成C++代碼之后，內(nèi)部什么情況？

使用clang命令把上面的OC代碼轉(zhuǎn)換成C++代碼。具體為：進(jìn)入Person+PersonTest.m 文件下，在終端執(zhí)行一下命令：

clang -rewrite-objc Person+PersonTest.m -o tPerson.cpp

看過我之前寫過的文章的同學(xué)就知道，其實(shí)還有一個(gè)命令，可以把Object-C轉(zhuǎn)成C++代碼。如下命令：

xcrun -sdk iphoneos clang -archarm64 -rewrite-objc Person+PersonTest.m -o tPerson.cpp

其實(shí)兩個(gè)命令，后面部分一模一樣，只是后一個(gè)命令，使用了xcrun。

通過查看cpp文件，我們可以知道以下情況：

1.類方法和對(duì)象方法，都對(duì)應(yīng)_method_list_t的結(jié)構(gòu)體。

2.屬性，對(duì)應(yīng)為_prop_list_t的結(jié)構(gòu)體。

3.協(xié)議，對(duì)應(yīng)為_protocol_list_t的結(jié)構(gòu)體（cpp文件中未體現(xiàn)，查資料而得）。

4.有一個(gè)_category_t結(jié)構(gòu)，里面有對(duì)應(yīng)類方法，對(duì)象方法，協(xié)議和屬性的成員變量，存儲(chǔ)著Person類的Category信息。

具體如下的信息：

1.static struct /*_method_list_t*/ { //對(duì)象方法

unsigned int entsize;? // sizeof(struct _objc_method)

unsigned int method_count;

struct _objc_method method_list[1];

} _OBJC_$_CATEGORY_INSTANCE_METHODS_Person_$_PersonTest __attribute__ ((used, section ("__DATA,__objc_const"))) = {

sizeof(_objc_method),

1,

{{(struct objc_selector *)"saveAllData", "v16@0:8", (void *)_I_Person_PersonTest_saveAllData}}

};

2.static struct /*_method_list_t*/ { //類方法

unsigned int entsize;? // sizeof(struct _objc_method)

unsigned int method_count;

struct _objc_method method_list[1];

} _OBJC_$_CATEGORY_CLASS_METHODS_Person_$_PersonTest __attribute__ ((used, section ("__DATA,__objc_const"))) = {

sizeof(_objc_method),

1,

{{(struct objc_selector *)"loadAllData", "v16@0:8", (void *)_C_Person_PersonTest_loadAllData}}

};

3.static struct /*_prop_list_t*/ {

unsigned int entsize;? // sizeof(struct _prop_t)

unsigned int count_of_properties;

struct _prop_t prop_list[1];

} _OBJC_$_PROP_LIST_Person_$_PersonTest __attribute__ ((used, section ("__DATA,__objc_const"))) = {

sizeof(_prop_t),

1,

{{"name","T@\"NSString\",&,N"}}

};

4.struct _category_t {

const char *name;

struct _class_t *cls;

const struct _method_list_t *instance_methods;

const struct _method_list_t *class_methods;

const struct _protocol_list_t *protocols;

const struct _prop_list_t *properties;

};

3. Category 底層源碼

了解了_category_t結(jié)構(gòu)體之后，我們看下Category底層源碼。

Category底層源碼是由蘋果公司開發(fā)并已經(jīng)對(duì)外開源了，我們可以在蘋果開源網(wǎng)站上獲取，具體代碼在objc4庫(kù)上。

具體下載objc4庫(kù)的方式，如下圖（這里我獲取最新的庫(kù)版本為objc4-841.13）

下載好objc4庫(kù)之后，_category_t結(jié)構(gòu)體代碼主要在objc-runtime-new(.h.m)文件厘米。如下圖

通過這段代碼，告訴我們了category的結(jié)構(gòu)信息如下：

1.name 為名稱

2.cls 為類

3. instanceMethods為對(duì)象方法，且是一個(gè)列表（包含該category所有新增加的方法）。

4. classMethods為類方法，同instanceMethods一樣也是列表。

5.protocols為協(xié)議列表

6. instanceProperties為實(shí)例屬性列表

7. _classProperties為類屬性列表。

由此我們可知在category中可以添加對(duì)象方法、類方法、協(xié)議實(shí)現(xiàn)、屬性。

這里有個(gè)面試題：

問：Category為什么只能加方法不能加屬性？

答：分類的實(shí)現(xiàn)原理是將category中的類方法、對(duì)象方法、屬性、協(xié)議數(shù)據(jù)放在category_t結(jié)構(gòu)體中，然后將結(jié)構(gòu)體內(nèi)的方法列表拷貝到類對(duì)象的方法列表。

Category可以添加屬性，但是并不會(huì)自動(dòng)生成成員變量及set/get方法。因?yàn)閏ategory_t結(jié)構(gòu)體中并不存在成員變量。通過之前對(duì)對(duì)象的分析我們知道成員變量是存放在實(shí)例對(duì)象中的，并且編譯的那一刻就已經(jīng)決定好了。而分類是在運(yùn)行時(shí)才去加載的。那么我們就無(wú)法再程序運(yùn)行時(shí)將分類的成員變量中添加到實(shí)例對(duì)象的結(jié)構(gòu)體中。因此分類中不可以添加成員變量。

了解了Category的底層實(shí)現(xiàn)，我們來(lái)了解下Category的加載過程。

4.category的加載

我們都知道Objective-C的運(yùn)行依賴于runtime，在OC運(yùn)行時(shí)，runtime的入口如下。

在這段入口代碼中，_dyld_objc_notify_register函數(shù)才是OC初始化的開始。

category加載到類中是在map_images的時(shí)候發(fā)生的，而map_images最終會(huì)調(diào)用到objc-runtime-new.mm中的_read_images方法。

在_read_images函數(shù)中，主要做以下事情：

1.通過_getObjc2CategoryList函數(shù)獲取到category的列表。

2.將category中的對(duì)象方法，協(xié)議以及屬性添加到類中。

3.將category中的類方法、協(xié)議以及類屬性添加到類的元類中。

然后會(huì)調(diào)用remethodizeClass方法，再調(diào)用attachCategories。在attachCategories函數(shù)中，將category中的對(duì)象方法、屬性、協(xié)議添加到了類中。最后會(huì)將這些信息添加到類的data中，這樣就實(shí)現(xiàn)了Category類與類中的元類的聯(lián)系。

5.Categroy方法先后調(diào)用問題。

在實(shí)際開發(fā)過程中，如果在category定義了和類中一樣的方法，這時(shí)候在方法調(diào)用的時(shí)候，調(diào)用的是category中的方法還是類中的方法呢？

通過閱讀attachLists函數(shù)，我們知道了：在category中的方法加載到類的時(shí)候，其方法會(huì)優(yōu)先添加到類方法列表的前面，并未替換原有的方法。而方法的調(diào)用是順序查找的，所以會(huì)先調(diào)用category中的方法。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Category底层原理实现的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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