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IOS Category和Extension实现原理详解,使用场

IOS Category和Extension实现原理详解,使用场

作者: 有梦想的狼 | 来源:发表于2020-01-14 17:26 被阅读0次

    category:

    category是Objective-C 2.0之后添加的语言特性,别人口中的分类、类别其实都是指的category。category的主要作用是为已经存在的类添加方法。
    category编译之后的底层结构是struct category_t,里面存储着分类的对象方法、类方法、属性、协议信息,在程序运行的时候,runtime会将category的数据合并到类信息中(类对象、元类对象中)。

    category使用场合:

    • 可以把类的实现分开在几个不同的文件里面。这样做有几个显而易见的好处。
      1.可以减少单个文件的体积。
      2.可以把不同的功能组织到不同的category里。
      3.可以由多个开发者共同完成一个类。
      4.可以按需加载想要的category。
    • 声明私有方法。
      比如在父类中,该方法是私有的,但是想在子类中调用该方法时,可以给这个子类添加一个分类,并在分类中声明该私有方法。
    • 模拟多继承(另外可以模拟多继承的还有protocol)
    • 把framework的私有方法公开。

    category特点:

    • category只能给某个已有的类扩充方法,不能扩充成员变量。
    • category中也可以添加属性,只不过@property只会生成setter和getter的声明,不会生成setter和getter的实现以及成员变量。
    • 如果category中的方法和类中原有方法同名,运行时会优先调用category中的方法。也就是,category中的方法会覆盖掉类中原有的方法。所以开发中尽量保证不要让分类中的方法和原有类中的方法名相同。避免出现这种情况的解决方案是给分类的方法名统一添加前缀。比如category_。
    • 如果多个category中存在同名的方法,运行时到底调用哪个方法由编译器决定,最后一个参与编译的方法会被调用。

    category调用优先级:

    分类(category) > 本类 > 父类。即,优先调用cateory中的方法,然后调用本类方法,最后调用父类方法。
    注意:category是在运行时加载的,不是在编译时。

    为什么category不能添加成员变量?

    Objective-C类是由Class类型来表示的,它实际上是一个指向objc_class结构体的指针。它的定义如下:

    `typedef struct objc_class *Class;`
    

    objc_class结构体的定义如下:

    `struct objc_class {`
    
    `Class isa  OBJC_ISA_AVAILABILITY;`
    
    `#if !__OBJC2__`
    
    `Class super_class                       OBJC2_UNAVAILABLE;  ``// 父类`
    
    `const char *name                        OBJC2_UNAVAILABLE;  ``// 类名`
    
    `long version                            OBJC2_UNAVAILABLE;  ``// 类的版本信息,默认为0`
    
    `long info                               OBJC2_UNAVAILABLE;  ``// 类信息,供运行期使用的一些位标识`
    
    `long instance_size                      OBJC2_UNAVAILABLE;  ``// 该类的实例变量大小`
    
    `struct objc_ivar_list *ivars            OBJC2_UNAVAILABLE;  ``// 该类的成员变量链表`
    
    `struct objc_method_list **methodLists   OBJC2_UNAVAILABLE;  ``// 方法定义的链表`
    
    `struct objc_cache *cache                OBJC2_UNAVAILABLE;  ``// 方法缓存`
    
    `struct objc_protocol_list *protocols    OBJC2_UNAVAILABLE;  ``// 协议链表`
    
    `#endif`
    
    `} OBJC2_UNAVAILABLE;`
    

    在上面的objc_class结构体中,ivars是objc_ivar_list(成员变量列表)指针;methodLists是指向objc_method_list指针的指针。在Runtime中,objc_class结构体大小是固定的,不可能往这个结构体中添加数据,只能修改。所以ivars指向的是一个固定区域,只能修改成员变量值,不能增加成员变量个数。methodList是一个二维数组,所以可以修改*methodLists的值来增加成员方法,虽没办法扩展methodLists指向的内存区域,却可以改变这个内存区域的值(存储的是指针)。因此,可以动态添加方法,不能添加成员变量。

    category中能添加属性吗?

    这个我们要从Category的结构体开始分析:

    `typedef struct category_t {`
    
    `const char *name;  ``//类的名字`
    
    `classref_t cls;  ``//类`
    
    `struct method_list_t *instanceMethods;  ``//category中所有给类添加的实例方法的列表`
    
    `struct method_list_t *classMethods;  ``//category中所有添加的类方法的列表`
    
    `struct protocol_list_t *protocols;  ``//category实现的所有协议的列表`
    
    `struct property_list_t *instanceProperties;  ``//category中添加的所有属性`
    
    `} category_t;`
    

    从Category的定义也可以看出Category的是可以添加实例方法,类方法,协议和属性的,但是无法添加成员变量。
    所以category是可以添加属性的,但是用@property添加的属性只会生成getter和setter方法的声明,不会生成getter和setter方法的实现和成员变量。
    但是可以通过Runtime的关联对象在getter和setter方法中实现。

    注意:

    • category的方法没有“完全替换掉”原来类已经有的方法,也就是说如果category和原来类都有methodA,那么category附加完成之后,类的方法列表里会有两个methodA。
    • category的方法被放到了新方法列表的前面,而原来类的方法被放到了新方法列表的后面,这也就是我们平常所说的category的方法会“覆盖”掉原来类的同名方法,这是因为运行时在查找方法的时候是顺着方法列表的顺序查找的,它只要一找到对应名字的方法,就会罢休,殊不知后面可能还有一样名字的方法。

    extension:

    什么是extension:

    extension被开发者称之为扩展、延展、匿名分类。extension看起来很像一个匿名的category,但是extension和category几乎完全是两个东西。和category不同的是extension不但可以声明方法,还可以声明属性、成员变量。extension一般用于声明私有方法,私有属性,私有成员变量。

    extension的存在形式:

    category是拥有.h文件和.m文件的东西。但是extension不然。extension只存在于一个.h文件中,或者extension只能寄生于一个类的.m文件中。比如,viewController.m文件中通常寄生这么个东西,其实这就是一个extension:

    @interface ViewController ()
    
    @end
    
    当然我们也可以创建一个单独的extension文件,如下图: image.png image.png image.png
    UIView_extension.h中声明方法: image.png
    导入UIView_extension.h文件进行使用: image.png

    注意:

    extension常用的形式并不是以一个单独的.h文件存在,而是寄生在类的.m文件中。

    category和extension的区别:

    • extension在编译的时候,它的数据就已包含在类信息中。category是在运行时,才会将数据合并到类信息中。
      extension在编译期和头文件里的@interface以及实现文件里的@implement一起形成一个完整的类,extension伴随类的产生而产生,亦随之一起消亡。
    • extension可以添加成员变量,而category是无法添加成员变量。
      因为在运行期,对象的内存布局已经确定,如果添加成员变量就会破坏类的内部布局,这对编译型语言来说是灾难性的。
    • extension一般用来隐藏类的私有信息,无法直接为系统的类扩展,但可以先创建系统类的子类再添加extension。category可以给系统提供的类添加分类。
    • extension和category都可以添加属性,但是category的属性不能生成成员变量和getter、setter方法的实现。

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