在上一篇文章iOS类的加载(上)中,我们知道了类是如何从Mach-O中加载到内存
,这篇文章我们来分析分类
是如何加载到类
里面的,以及分类和类
的搭配使用情况
前提
在main
函数中定义LGPerson
的分类LG
#pragma mark -- LGPerson的分类
@interface LGPerson (LG)
@property (nonatomic, copy) NSString *cate_name;
@property (nonatomic, assign) int cat_age;
- (void)cate_instanceMethod1;
- (void)cate_instanceMethod2;
- (void)cate_instanceMethod3;
- (void)cate_instanceMethod;
@end
@implementation LGPerson (LG)
- (void)cate_instanceMethod1{
NSLog(@"%s",__func__);
}
- (void)cate_instanceMethod2{
NSLog(@"%s",__func__);
}
- (void)cate_instanceMethod3{
NSLog(@"%s",__func__);
}
- (void)cate_instanceMethod{
NSLog(@"%s",__func__);
}
@end
下面我们将通过三种方式来探索分类的本质
- 【方式一】
clang
- 【方式二】
Xcode
文档搜索Category
- 【方式三】
objc
源码搜索category_t
【方式一】clang
clang -rewrite-objc main.m -o main.cpp
命令查看底层编译
-
分类的类型是
_category_t
-
分类的倒数第二个0,表示的是
image.png没有协议
,所以赋值为0
-
搜索
struct _category_t
,如下所示- 其中有两个
method_list_t
,代表实例方法
和类方法
方法列表
- 其中有两个
-
搜索
image.png_CATEGORY_INSTANCE_METHODS_LGPerson_
,
其中有3个方法,格式为:sel+签名+地址
,是method_t
结构体的属性即key
image.png -
搜索
method_t
,其中对应关系如下- name == sel
- type == 方法签名
-
imp == 函数地址
image.png
-
查看
image.png_prop_list_t
,我们发现在分类中定义了的属性,但是在底层编译中并没有看到属性,如下图所示,这是因为分类中定义的属性没有对应的set、get方法
,但是我们可以通过关联对象
来进行设置
【方式二】Xcode文档搜索Category
command + shift + O打开Xcode文档搜索Category
【方式三】通过objc源码搜索category_t
category_t分类的加载
前提
创建两个分类LGA、LGB
image.png
上一篇文章iOS类的加载(上)中提到了分类的加载顺序是越晚加进来,越在前面
查看methodizeClass
的源码实现,可以发现类的数据
和分类的数据
是分开处理的,是因为在编译阶段就已经确定好了方法的归属位置(实例方法在类中,类方法在元类中)
,而分类是后面才加进来的
其中分类是需要通过attatchToClass
方法添加到类里面,分为下面三步
- 分类数据
加载时机
:根据类和分类是否实现load方法
来区分 -
attachCategories
准备分类数据
-
attachLists
将分类数据添加到主类中
load_images
load_images
方法的主要作用是加载镜像文件
,其中最重要的有两个方法:prepare_load_methods(加载)
和 call_load_methods(调用)
load_images原理图
- 从所有的
非懒加载类和分类
中的+load分别添加到表
中 - 调用
类和分类的+load
方法
load_images原理图
load_images调用过程
调用过程分类的加载时机
我们在LGPerson和LGA、LGB中均实现+load方法
我们通过第二步数据反推第一步加载时机
在上一篇文章中我们知道,在attachCategories
方法时,必然有分类数据的加载
,因此我们可以反过来查看什么时候调用了attachCategories
,全局搜索发现有两个方法调用
-
load_categories_nolockload_categories_nolock
方法
-
addToClassaddToClass
方法中,这里经过调试发现,从来不会进到if流程中,除非加载两次,一般的类一般只会加载一次
-
运行objc代码,打印日志,通过日志可以发现
image.pngaddToClass
方法的下一步就是load_categories_nolock
方法就是加载分类数据
-
全局搜索
load_categories_nolock
的调用,有两次调用- 一次在
loadAllCategories
方法中
image.png
- 一次在
-
一次在
image.png_read_images
方法中
-
但是经过调试发现,是不会走
image.png_read_images
方法中的if流程的,而是走的loadAllCategories
方法中的
-
全局搜索查看
image.pngloadAllCategories
的调用,发现是在load_images
时调用的
通过堆栈信息分析
- 在
attachCategories
中加自定义逻辑的断点,bt
查看堆栈信息
image.png
所以综上所述,该情况下的分类的数据加载时机
的反推路径为:attachCategories -> load_categories_nolock -> loadAllCategories -> load_images
而我们的分类加载正常的流程的路径为:realizeClassWithoutSwift -> methodizeClass -> attachToClass ->attachCategories
LGPerson+分类LGA实现+load,分类LGB不实现+load方法
-
断点定在
image.pngattachCategories
中加自定义逻辑部分,一步步往下执行
-
继续往下执行,会再次来到
image.pngattachCategories
方法中断住
总结:只要有一个分类是非懒加载分类,那么所有的分类都会被标记位非懒加载分类
,意思就是加载一次 已经开辟了rwe
,就不会再次懒加载,重新去处理 主类
分类和类的搭配使用
通过上面的两个例子,我们可以大致将类 和 分类 是否实现+load的情况分为4种
-
【情况1】非懒加载类 + 非懒加载分类
-
【情况2】非懒加载类 + 懒加载分类
-
【情况3】懒加载类 + 懒加载分类
-
【情况4】懒加载类 + 非懒加载分类
非懒加载类 与 非懒加载分类
主类和分类都实现了+load
方法,综合前面的分析可以得出下面结论
-
类是通过
_getObjc2NonlazyClassList
加载数据的,即ro、rw的操作,对rwe初始化赋值是在extAlloc
方法中- 调用路径为:
map_images -> map_images_nolock -> _read_images -> readClass -> _getObjc2NonlazyClassList -> realizeClassWithoutSwift -> methodizeClass -> attachToClass
,此时的mlists
是一维数组,然后走到load_images
部分
- 调用路径为:
-
分类的数据加载是通过
load_images
加载到类中的-
load_images --> loadAllCategories -> load_categories_nolock -> load_categories_nolock -> attachCategories -> attachLists
,此时的mlists
是二维数组
-
下面为源码中调试的打印日志
image.png
非懒加载类 与 懒加载分类
主类实现了+load方法,分类未实现+load方法
-
打开
realizeClassWithoutSwift
中的自定义断点,看一下ro
-
查看kc_ro
image.png -
p
image.pngkc_ro->baseMethodList
-
p
image.png$1.get(0) 、$1.get(1) 、$1.get(2) 、$1.get(3) 、$1.get(4)
-
p
image.png$1.get(5)、$1.get(10)
-
-
来到
image.pngprepareMethodLists
的for循环部分
-
来到
fixupMethodList
方法中的if (sort) {
部分- 其中
SortBySELAddress
的源码实现如下:根据名字的地址进行排序
image.png
- 其中
-
走到
image.pngmlist->setFixedUp();
,在读取list
image.png
通过打印发现,仅对同名方法进行了排序
,而分类中的其他方法是不需要排序的,其中imp地址是有序的
(从小到大) -- fixupMethodList
中的排序只针对 name 地址
进行排序
-
不加任何断点,运行程序,获取打印日志
image.png
非懒加载类
与 懒加载分类
的数据加载 总结:
- 类 和 分类的加载是在
read_images
就加载数据了 - 其中data数据在
编译时期
就已经完成了
懒加载类 与 懒加载分类
主类和分类均未实现+load方法
-
不加任何断点,运行程序,获取打印日志
image.png
其中realizeClassMaybeSwiftMaybeRelock
是消息流程中慢速查找
中有的函数,即在第一次调用消息
时才有的函数
- 在
readClass
断住,然后读取kc_ro
,即读取整个data
image.png
此时的baseMethodList
的count还是16,说明也是从data中读取
出来的,所以不需要经过一层缓慢的load_images
加载进来
总结:懒加载类
与 懒加载分类
的数据加载是在消息第一次调用
时加载
懒加载类 与 非懒加载分类
主类未实现+load方法, 分类实现了+load方法
-
不加任何断点,运行程序,获取打印日志
image.png -
在打印的日志中没有看到
image.pngload_categories_nolock
方法,查看attachCategories -- extAlloc -- attachToClass -- attachCategories
,在attachToClass中加断点
-
在
image.pngreadClass
方法中断住,查看kc_ro
其中baseMethodList
的count是8个,打印看看:对象方法3个+属性的setget方法共4个+1个cxx方法 ,即 现在只有主类的数据
-
查看kc_ro结构
image.png -
打印日志
image.png -
为了调试分类的数据加载, 继续往下执行,
image.pngbt
查看堆栈:load_images -> loadAllCategories -> load_categories_nolock
总结: 懒加载类
+ 非懒加载分类
的数据加载,只要分类实现了load,会迫使主类提前加载
,即 主类
强行转换为 非懒加载类
总结
通过上面的分析可知:分类的本质是_category_t
- 有两个属性:
name(类名)
和cls(类对象)
- 有两个
method_list_t
方法列表:分类中实现的类方法
和实例方法
- 一个
protocol_list_t
协议列表:分类中实现的协议 - 一个
prop_list_t
属性列表:分类中定义的属性,一般通过关联对象
实现 - 分类中的属性是没有
set、get
方法
类和分类搭配使用,其数据的加载时机总结如下:
- 【情况1】
非懒加载类 + 非懒加载分类
,其数据的加载在load_images
方法中,首先对类进行加载,然后把分类的信息贴到类中
-【情况2】非懒加载类 + 懒加载分类
,其数据加载在read_image
就加载数据,数据来自data
,data在编译时期
就已经完成,即data中除了类的数据,还有分类的数据,与类绑定在一起
-【情况3】懒加载类 + 懒加载分类
,其数据加载推迟到 第一次消息
时,数据同样来自data
,data在编译时期
就已经完成
-【情况4】懒加载类 + 非懒加载分类
,只要分类实现了load,会迫使主类提前加载
,即在_read_images
中不会对类做实现操作,需要在load_images
方法中触发类的数据加载,即rwe初始化
,同时加载分类数据
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