iOS底层之关联对象

作者: 大橘猪猪侠 | 来源:发表于2020-10-21 17:54 被阅读0次

首先我们来简单的描述一下分类的一些基本概念：
1、用来给类添加新方法
2、不能给类添加成员属性，添加了成员变量，也无法取到
3、注意：其实可以通过runtime给分类添加属性
4、分类中用@property定义变量，只会生成变量的getter，setter方法声明，不能生成方法实现和带下划线的成员变量。

那么问题来了，分类是不能直接添加属性的，那么要给分类添加属性，那就需添加关联对象或者重写，在.m文件添加setter方法的实现。

请看下面代码，在main.m中添加了对Person类的分类，在分类中有两个属性，且在main函数中创建Person对象并对分类的属性赋值，其中，分类的属性利用runtime来实现了getter，setter方法。

#import <Foundation/Foundation.h>
#import "Person.h"
#import <objc/runtime.h>
#import <malloc/malloc.h>
#import "Person+LGEXT.h"

@interface Person (LG)

@property (nonatomic, copy) NSString *cate_name;
@property (nonatomic, assign) int cate_age;

- (void)cate_instanceMethod1;
- (void)cate_instanceMethod3;
- (void)cate_instanceMethod2;
+ (void)cate_sayClassMethod;
@end

@implementation Person (LG)
- (void)cate_instanceMethod1{
    NSLog(@"%s",__func__);
}
- (void)cate_instanceMethod3{
    NSLog(@"%s",__func__);
}
- (void)cate_instanceMethod2{
    NSLog(@"%s",__func__);
}
+ (void)cate_sayClassMethod{
    NSLog(@"%s",__func__);
}

- (void)setCate_name:(NSString *)cate_name{
/**
 1: 对象
 2: 标识符
 3: value
 4: 策略
 */
    objc_setAssociatedObject(self, "cate_name", cate_name, OBJC_ASSOCIATION_COPY_NONATOMIC);
}
- (NSString *)cate_name{
    return  objc_getAssociatedObject(self, "cate_name");
}
@end
int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        Person *person = [Person alloc];
        person.cate_name = @"OC";
        NSLog(@"%p",person);
    }
    return 0;
}

我们首先在setter方法出打上断点，来看看它是否会执行这个方法：

iShot2020-10-21 16.00.06.png

可以看到，会执行这个方法，而当我们点击方法进去之后，你会发现，他们的整个方法实现都在一块，首先SetAssocHook，然后_base_objc_setAssociatedObject，之后就会执行_object_set_associative_reference方法。

iShot2020-10-21 16.02.12.png

而_object_set_associative_reference方法中有很多代码：

void
_object_set_associative_reference(id object, const void *key, id value, uintptr_t policy)
{
    // This code used to work when nil was passed for object and key. Some code
    // probably relies on that to not crash. Check and handle it explicitly.
    // rdar://problem/44094390
    if (!object && !value) return;
    if (object->getIsa()->forbidsAssociatedObjects())
        _objc_fatal("objc_setAssociatedObject called on instance (%p) of class %s which does not allow associated objects", object, object_getClassName(object));
    // 包装了一下 对象
    DisguisedPtr<objc_object> disguised{(objc_object *)object};
    // 包装一下 policy - value
    ObjcAssociation association{policy, value};
    // retain the new value (if any) outside the lock.
    association.acquireValue();
    {
        AssociationsManager manager;
        AssociationsHashMap &associations(manager.get());
        if (value) {
            auto refs_result = associations.try_emplace(disguised, ObjectAssociationMap{});
            if (refs_result.second) {
                /* it's the first association we make */
                object->setHasAssociatedObjects();
            }
            /* establish or replace the association */
            auto &refs = refs_result.first->second; // 空的桶子
            auto result = refs.try_emplace(key, std::move(association));
            if (!result.second) {
                association.swap(result.first->second);
            }
        } else {
            auto refs_it = associations.find(disguised);
            if (refs_it != associations.end()) {
                auto &refs = refs_it->second;
                auto it = refs.find(key);
                if (it != refs.end()) {
                    association.swap(it->second);
                    refs.erase(it);
                    if (refs.size() == 0) {
                        associations.erase(refs_it);
                    }
                }
            }
        }
    }
    // release the old value (outside of the lock).
    association.releaseHeldValue();
}

上面的代码很多，将部分代码收起来，可以看到一共就这么几行代码：

iShot2020-10-21 16.06.38.png

从下图可以看到，167行代码中的DisguisedPtr是对对象进行包装，

iShot2020-10-21 16.17.14.png

而ObjcAssociation的作用同样是对policy和value进行包装，其中value的值是上面代码对cate_name赋的值OC；

iShot2020-10-21 16.18.48.png

看下图，acquireValue()的作用其实是对_value和policy的判断；

iShot2020-10-21 16.21.47.png

接下来就是172-201行的局部作用空间代码，如下图：

iShot2020-10-21 16.23.30.png

iShot2020-10-21 16.24.16.png

首先看到AssociationsManager，看上图，它的重要的地方其实是方框中的c++代码。至于它的作用，下面我用一个例子来表示：
将main.m改成main.mm,在main.m中写一个结构体：

struct Objc {
    Objc()   { printf("来了");}
    ~Objc()  {  printf("走了"); }
};

然后在函数中调用：

iShot2020-10-21 16.27.50.png

看最终执行完毕的结果：

iShot2020-10-21 16.28.09.png

这个函数的作用其实就是在程序开始时执行一次，在函数结束完毕后，再执行一次。而程序中是对代码进行加锁和解锁；它可以有多个这样的AssociationsManager。

而AssociationsHashMap从名字看，像一个哈希表，里面有很多关联对象，里买呢的类型类似于key-value健值对的形式存在；继续执行内部代码块：
当执行到if (refs_result.second) {行时，我们在控制台来看一下一些属性的值：

(lldb) p disguised
(DisguisedPtr<objc_object>) $0 = (value = 18446744069408092480)
(lldb) p association
(objc::ObjcAssociation) $1 = {
  _policy = 3
  _value = 0x0000000100004038 "OC"
}
(lldb) p manager
(objc::AssociationsManager) $2 = {}
(lldb) p associations
(objc::AssociationsHashMap) $3 = {
  Buckets = 0x0000000000000000
  NumEntries = 0
  NumTombstones = 0
  NumBuckets = 0
}
(lldb) p refs_result
(std::pair<objc::DenseMapIterator<DisguisedPtr<objc_object>, objc::DenseMap<const void *, objc::ObjcAssociation, objc::DenseMapValueInfo<objc::ObjcAssociation>, objc::DenseMapInfo<const void *>, objc::detail::DenseMapPair<const void *, objc::ObjcAssociation> >, objc::DenseMapValueInfo<objc::DenseMap<const void *, objc::ObjcAssociation, objc::DenseMapValueInfo<objc::ObjcAssociation>, objc::DenseMapInfo<const void *>, objc::detail::DenseMapPair<const void *, objc::ObjcAssociation> > >, objc::DenseMapInfo<DisguisedPtr<objc_object> >, objc::detail::DenseMapPair<DisguisedPtr<objc_object>, objc::DenseMap<const void *, objc::ObjcAssociation, objc::DenseMapValueInfo<objc::ObjcAssociation>, objc::DenseMapInfo<const void *>, objc::detail::DenseMapPair<const void *, objc::ObjcAssociation> > >, false>, bool>) $4 = {
  first = {
    Ptr = 0x0000000101006810
    End = 0x0000000101006850
  }
  second = true
}
(lldb)

看到refs_result的时候，可以看到$4的类型很长，我们不用去管它，去看看给它赋值的函数try_emplace：
看下图，它其实是分两部分，一部分是false，一部分是true，从判断中可以看出来，当TheBucket为空时，就会执行InsertIntoBucket，并返回true，当TheBucket有值之后，就会返回false；

iShot2020-10-21 16.42.19.png

下图是当value有值的时候，程序执行的代码块：

iShot2020-10-21 17.17.46.png

根据代码执行的流程分析的结果，程序第一次进入try_emplace走的是InsertIntoBucket，而在第二次执行try_emplace走的同样是InsertIntoBucket方法:
也就是说，第一次是从哈希表读取refs_result，而disguised是传入的值，接着判断refs_result.second是不是第一次来，当结果为真，调用setHasAssociatedObjects()函数。
接着引用refs_result.first的second值，对引用的refs进行第二次调用try_emplace，接着插入ObjcAssociation的值。

下面是分别进入两次后的TheBucket的值：

(lldb) p TheBucket
(objc::detail::DenseMapPair<DisguisedPtr<objc_object>, objc::DenseMap<const void *, objc::ObjcAssociation, objc::DenseMapValueInfo<objc::ObjcAssociation>, objc::DenseMapInfo<const void *>, objc::detail::DenseMapPair<const void *, objc::ObjcAssociation> > > *) $0 = 0x000000010068b5b0
(lldb) p TheBucket
(objc::detail::DenseMapPair<const void *, objc::ObjcAssociation> *) $1 = 0x0000000102014cd8
(lldb)

接下来看一下当value为空时，程序执行else部分：

iShot2020-10-21 16.50.53.png

上图部分代码的作用其实就是将关联对象进行消除；

总结: 其实就是两层哈希map , 存取的时候两层处理(类似二位数组)

iOS底层之关联对象

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