写在前面
本文主要探究一下iOS中如何给分类添加属性以及关联对象的底层原理是什么，建议大家看本篇文章的时候参考objc4源码一起看会更好。
如何给分类添加属性
// Person + Test 类
@interface Person (Test)
@property (nonatomic, copy) NSString *name;
@end
@implementation Person (Test)
- (void)setName:(NSString *)name {
objc_setAssociatedObject(self, @selector(name), name, OBJC_ASSOCIATION_COPY_NONATOMIC);
}
- (NSString *)name {
return objc_getAssociatedObject(self, @selector(name));
}
@end
解释：
objc_setAssociatedObject(id object, const void *key, id value, objc_AssociationPolicy policy)参数解释：
1、object：需要关联的对象
2、key：关联key
3、value：关联值
4、policy：关联策略typedef OBJC_ENUM(uintptr_t, objc_AssociationPolicy) { OBJC_ASSOCIATION_ASSIGN = 0, // 对应 assign OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC = 1, // 对应 strong，nonatomic OBJC_ASSOCIATION_COPY_NONATOMIC = 3, // 对应 copy，nonatomic OBJC_ASSOCIATION_RETAIN = 01401, // 对应 strong，atomic OBJC_ASSOCIATION_COPY = 01403 // 对应 copy，atomic };
设值原理
设值调用的是objc_setAssociatedObject，里面调用的是_objc_set_associative_reference，设值的核心方法就在_objc_set_associative_reference里面，如下：
1.png
2.png
_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));
// 把关联对象object包装成一个DisguisedPtr类型的数据结构
DisguisedPtr<objc_object> disguised{(objc_object *)object};
// 把关联策略policy和具体关联的值value包装成一个ObjcAssociation的数据结构
ObjcAssociation association{policy, value};
// retain the new value (if any) outside the lock.
// 根据不同的策略类型做相应的处理
association.acquireValue();
bool isFirstAssociation = false;
{
// AssociationsManager 是关联对象管理类，里面有一个静态变量_mapStorage，要注意的是manager并不是唯一的。
AssociationsManager manager;
// 通过 manager.get()来获取所有的关联表associations 类型是 AssociationsHashMap
AssociationsHashMap &associations(manager.get());
if (value) {
// 根据关联的对象disguised去关联表associations中查找对应的ObjectAssociationMap类型的value，如果没有就创建一个插入到associations里面
auto refs_result = associations.try_emplace(disguised, ObjectAssociationMap{});
if (refs_result.second) {
/* it's the first association we make */
isFirstAssociation = true; // 设置为true
}
/* establish or replace the association */
auto &refs = refs_result.first->second;
auto result = refs.try_emplace(key, std::move(association)); // 根据传入的key找到对应的bucket，替换掉原来的或者插入新的association，并且设置关联策略。
if (!result.second) {
association.swap(result.first->second);
}
} else {
// 如果value值为nil 通过传入的关联对象disguised找到相应的AssociationsHashMap
auto refs_it = associations.find(disguised);
if (refs_it != associations.end()) {
auto &refs = refs_it->second;
auto it = refs.find(key); // 通过传入的key去找到ObjectAssociation
if (it != refs.end()) {
association.swap(it->second); // 进行擦除操作
refs.erase(it);
if (refs.size() == 0) {
associations.erase(refs_it);
}
}
}
}
}
// Call setHasAssociatedObjects outside the lock, since this
// will call the object's _noteAssociatedObjects method if it
// has one, and this may trigger +initialize which might do
// arbitrary stuff, including setting more associated objects.
if (isFirstAssociation)
// 如果有关联对象
object->setHasAssociatedObjects();
// release the old value (outside of the lock).
// 对association进行一次release操作
association.releaseHeldValue();
}
从上面我们可以看到设置关联的四个主要对象：
AssociationsManagerAssociationsHashMapObjectAssociationMapObjcAssociation
其中，AssociationsManager的结构为：
class AssociationsManager {
using Storage = ExplicitInitDenseMap<DisguisedPtr<objc_object>, ObjectAssociationMap>;
static Storage _mapStorage;
AssociationsHashMap &get() {
return _mapStorage.get();
}
static void init() {
_mapStorage.init();
}
};
AssociationsHashMap的结构为：
DenseMap<DisguisedPtr<objc_object>, ObjectAssociationMap>
ObjectAssociationMap的结构为：
typedef DenseMap<const void *, ObjcAssociation> ObjectAssociationMap;
ObjcAssociation的结构为：
class ObjcAssociation {
uintptr_t _policy; // 关联策略
id _value; // 关联值value
}
这四个对象之间的关系如下图所示：
3.png
对照
objc_setAssociatedObject(id object, cons void *key, id value, objc_AssociationPolicy policy)方法：
- 通过
AssociationsManager的manager.get()获得AssociationsHashMap。 -
AssociationsHashMap中的key是关联对象object，value是ObjectAssociationMap。 -
ObjectAssociationMap中的key是方法中的key，value是ObjectAssociation。 -
ObjectAssociation中存放的就是方法中的value和关联策略policy。
通过上面的分析，设置关联对象的底层原理现在就很清晰了。
取值原理
取得调用的是objc_getAssociatedObject，里面调用的是_object_get_associative_reference，取值的核心方法就在_object_get_associative_reference里面，如下：
4.png
5.png
id
_object_get_associative_reference(id object, const void *key)
{
ObjcAssociation association{};
{
AssociationsManager manager;
AssociationsHashMap &associations(manager.get());
AssociationsHashMap::iterator i = associations.find((objc_object *)object); // 通过object可以获取ObjectAssociationMap
if (i != associations.end()) {
// 遍历AssociationsHashMap
ObjectAssociationMap &refs = i->second;
ObjectAssociationMap::iterator j = refs.find(key); // 通过key可以获得ObjcAssociation
if (j != refs.end()) {
// 遍历ObjectAssociationMap
association = j->second;
association.retainReturnedValue();
}
}
}
return association.autoreleaseReturnedValue(); // 返回取到的值
}
总结
通过上面分析，我们需要知道：
- 关联对象并不是存储在被关联对象本身的内存里面，而是存储在一个全局的
AssociationsHashMap里面。 - 设置关联对象为
nil就相当于是移除关联对象。 - 移除所有的关联对象：
objc_removeAssoociatedObjects。 - 关联对象的策略里面没有
weak属性。 - 关联对象被移除的时候，相应的关联属性也会被移除。
写在最后
关于关联对象的底层原理我们就简单分析到这里，如有错误请多多指教，最后欢迎到我的个人技术博客逛逛。
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