废话不多说，老规矩，还是来两道面试题：
一，Category的实现原理；
二，Category和Extension的区别
带着问题我们对Category一探究竟
在我们平时开发中，会经常用到Category，一般是在什么情况下使用的呢？
也就是说，Category一般会在哪些场合使用？
- 我不想继承父类的方法实现，只是单纯的想加一些新的方法实现；
- 如果这个类包含了很多方法实现，而这些方法实现又需要多个人来完成，就可以用到分类。
- 想减少单个文件的体积
- 声明一些私有方法
大家有没有想过，分类中的方法会存放在什么地方，方法在调用的时候，是先调用本身类的方法，还是先调用分类的方法？带着这个疑惑，咋们一起探究下分类的本质吧。
一，Category的简单调用
1. Category简单使用
1>创建一个Person类
// 声明
@interface Person : NSObject
- (void)play;
@end
// 实现
@implementation Person
- (void)play {
NSLog(@"Person - 玩");
}
@end
2> 创建两个Person的分类Run
// 声明分类Run
@interface Person (Run)
- (void)run;
+ (void)run2;
@end
// 实现
@implementation Person (Run)
- (void)run {
NSLog(@"Person (Run) - run");
}
+ (void)run2 {
NSLog(@"Person (Run) - run2");
}
@end
3> 调用
- (void)viewDidLoad {
[super viewDidLoad];
// Category 的简单使用
Person *person = [[Person alloc]init];
[person play];
[person run];
[Person run2];
}
查看打印结果：
Person - 玩
Person (Run) - run
Person (Run) - run2
通过打印结果可以看出，分类和类的方法都会调用，各自不影响。
在02 iOS底层原理 - isa和superclass指针探究中讲到，
- 对象方法存储在类的方法列表中
- 类方法存储在元类的类方法列表中
那么，大家想想，分类中的对象方法和类方法都会以什么样的数据格式存储呢，还有最后会存储在什么地方的呢？
首先看看，分类信息的存储数据格式：
二，Category信息的存储格式
为了能将所有的信息涵盖进去，重新创建一个分类Eat,
包含了，对象方法、类方法、协议、属性
// 声明
@interface Person (Eat) <NSCopying, NSCoding>
- (void)eat;
- (void)eat1;
+ (void)eat2;
+ (void)eat3;
@property (nonatomic, assign) int age;
@property (nonatomic, assign) int height;
@end
// 实现
@implementation Person (Eat)
- (void)eat {
NSLog(@"吃");
}
- (void)eat1 {
NSLog(@"吃");
}
+ (void)eat2 {
NSLog(@"吃2");
}
+ (void)eat3 {
NSLog(@"吃2");
}
- (nonnull id)copyWithZone:(nullable NSZone *)zone {
return nil;
}
- (void)encodeWithCoder:(nonnull NSCoder *)coder { }
- (nullable instancetype)initWithCoder:(nonnull NSCoder *)coder {
return nil;
}
在终端输入：
& xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc Person+Eat.m
可以得到Person+Eat.cpp代码，分析该文件发现有这么一个结构体
struct _category_t {
const char *name;
struct _class_t *cls;
const struct _method_list_t *instance_methods; // 对象方法列表
const struct _method_list_t *class_methods; // 类对象方法列表
const struct _protocol_list_t *protocols; // 协议列表
const struct _prop_list_t *properties; // 属性列表
};
我总结了一张示意图，这个比较清晰：
image.png
总结：
Category编译之后的底层数据结构是一个 struct category_t，里面存储着本身类的类名、类、对象方法列表、类方法列表、属性列表、协议列表
我们知道了Category的数据结构，那么这个数据最后会存储到什么地方法呢？下面我们从runtime源码分析Category的本质。
三，runtime源码分析Category
在看源码之前，先做一个代码测试：
1. 给分类Run中加一个对象方法play
@interface Person (Run)
- (void)run;
+ (void)run2;
// 新加入的
- (void)play;
@end
@implementation Person (Run)
- (void)run {
NSLog(@"Person (Run) - run");
}
+ (void)run2 {
NSLog(@"Person (Run) - run2");
}
// 新加方法实现
- (void)play {
NSLog(@"Person (Run) - 玩");
}
@end
调用代码
- (void)viewDidLoad {
[super viewDidLoad];
// Category 的简单使用
Person *person = [[Person alloc]init];
[person play];
[person run];
[Person run2];
}
再次运行程序，查看打印结果：
Person (Run) - 玩
Person (Run) - run
Person (Run) - run2
// 第一次的打印结果
Person - 玩
Person (Run) - run
Person (Run) - run2
我们会发现，第一条的打印结果是不一样的，说明分类中出现与本身类重名的方法，在调用时，只会调用分类的方法，而本身类的方法就不会调用了。这是为啥呢？
带着这个疑问，我们正式研究源码。
2. 研究runtime源码
1> 源码分析查找流程：
image.png
2>Category实现原理示意图
image.png
简单说明下上图要表达的意思:
- 在编译阶段，分类Run和Eat会以struct category_t的形式存储，并按照从上往下的顺序编译（这个顺序会影响到后面调用的顺序）；
- 在运行阶段，会将后编译的信息放到大数组前面，先编译的放到大数组后面；
- 最终，这个大数组就会插到本身类和元类的对应列表的第一个元素中去，也就是说，Category的信息最终还是会和本身类和元类的信息存储到一起。
现在就可以解释：分类中出现与本身类重名的方法，在调用时，只会调用分类的方法，而本身类的方法就不会调用了。
原因：分类中的信息根据runtime源码得知，分类中的信息最终会存储在本身类和元类的对应数据列表中去，并且是插入到第0个元素，所以在调用时，会先调用分类的信息，并且调用后，本身类和元类的信息就会被覆盖（没有销毁），从而不会再被调用了。
3> Category实现原理核心源码分析
image.png
4> Category原理实现总结
- 通过runtime加载某个类的所有Category数据；
- 将所有Category数据中的方法、属性、协议数据列表，合并到一个大数组里面去；
注意：后编译的Category会存放在这个大数组的最前面，编译顺序如图所示：
image.png
四，回答文章开头的面试题
一，Category的实现原理
答：Category编译之后的底层数据结构是个 struct catory_t，里面存放着本身类的类名、类、对象方法列表、类方法列表、属性列表、协议列表等信息；
在程序运行的时候，runtime会将Category数据，合并到本身类和元类中相关数据列表中去（插入到第0个元素）；
Category中的方法，是按照后编译先执行的顺序调用的，如果分类和本身类出现重名的方法，先找到先调用，之后就不会再继续查找了。
二，Category和Extension的区别
Category是在程序运行的时候，将数据合并到本身类和元类中的，
Extension在编译的时候，它的信息就包含在了本身类中了。
顺便看下Extension，
给Person类添加一个Extension
// 类的扩展
/*
编译的时候，就会合并到.h里面去，编译之后就会存在于类对象中
作用：就是将原来公开的成员变量、属性、方法，放到了.m文件中去，成为私有的
*/
@interface Person()
@property (nonatomic, assign) int age;
- (void)abc;
@end
@implementation Person
// 扩展的方法实现
- (void)abc {
NSLog(@"实现类扩展的方法");
}
- (void)play {
NSLog(@"Person - 玩");
}
@end
网友评论