定义
category 的主要作用是为已经存在的类添加方法。
官网提供了其他的优势：
- 可以把类的实现分开在几个不同的文件里面。
- 可以减少分开文件的体积
- 可以把不同的功能组织到不同的category里
- 可以由多个开发者共同完成一个类
- 可以按需加载想要的类别等等。
- 声明专有方法
原理
思考？
一个类的实例方法、类方法默认都是存在这个类的类对象和元类对象中，那么分类的方法存在哪呢？
（也在类方法，合并，运行时合并 利用runtime）
首先我们创建一个类，然后创建一个类的 category 文件，并使用编译命令来生成对应的 c++ 文件。
xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc Person+name.m
可以看见我们的分类被编译成了下面这种结构
// 空的分类
static struct _category_t _OBJC_$_CATEGORY_Person_$_name __attribute__ ((used, section ("__DATA,__objc_const"))) =
{
"Person",
0, // &OBJC_CLASS_$_Person,
0,
0,
0,
0,
};
// 设置了方法 和 属性等 编译后的文件
static struct _category_t _OBJC_$_CATEGORY_Person_$_name __attribute__ ((used, section ("__DATA,__objc_const"))) =
{
"Person",
0, // &OBJC_CLASS_$_Person,
(const struct _method_list_t *)&_OBJC_$_CATEGORY_INSTANCE_METHODS_Person_$_name,
(const struct _method_list_t *)&_OBJC_$_CATEGORY_CLASS_METHODS_Person_$_name,
(const struct _protocol_list_t *)&_OBJC_CATEGORY_PROTOCOLS_$_Person_$_name,
(const struct _prop_list_t *)&_OBJC_$_PROP_LIST_Person_$_name,
};
结构体的类型为 _category_t
struct _category_t {
const char *name; // 类的名称
struct _class_t *cls; //
const struct _method_list_t *instance_methods; // 实例方法
const struct _method_list_t *class_methods; // 类方法
const struct _protocol_list_t *protocols; // 协议
const struct _prop_list_t *properties; // 属性
};
实例方法的结构体
static struct /*_method_list_t*/ {
unsigned int entsize; // sizeof(struct _objc_method)
unsigned int method_count;
struct _objc_method method_list[1];
} _OBJC_$_CATEGORY_INSTANCE_METHODS_Person_$_name __attribute__ ((used, section ("__DATA,__objc_const"))) = {
sizeof(_objc_method),
1,
{{(struct objc_selector *)"myName", "@16@0:8", (void *)_I_Person_name_myName}}
};
类方法的结构体
static struct /*_method_list_t*/ {
unsigned int entsize; // sizeof(struct _objc_method)
unsigned int method_count;
struct _objc_method method_list[1];
} _OBJC_$_CATEGORY_CLASS_METHODS_Person_$_name __attribute__ ((used, section ("__DATA,__objc_const"))) = {
sizeof(_objc_method),
1,
{{(struct objc_selector *)"myHeight", "i16@0:8", (void *)_C_Person_name_myHeight}}
};
属性的结构体
static struct /*_prop_list_t*/ {
unsigned int entsize; // sizeof(struct _prop_t)
unsigned int count_of_properties;
struct _prop_t prop_list[1];
} _OBJC_$_PROP_LIST_Person_$_name __attribute__ ((used, section ("__DATA,__objc_const"))) = {
sizeof(_prop_t),
1,
{{"len","Ti,N"}} // i 指的是 int 类型
};
协议的结构体
static struct /*_protocol_list_t*/ {
long protocol_count; // Note, this is 32/64 bit
struct _protocol_t *super_protocols[2];
} _OBJC_CATEGORY_PROTOCOLS_$_Person_$_name __attribute__ ((used, section ("__DATA,__objc_const"))) = {
2,
&_OBJC_PROTOCOL_NSCopying,
&_OBJC_PROTOCOL_NSCoding
};
runtime 源码解读
首先找到 runtime 的入口, 在 objc-os.mm 中的 _objc_init 函数
void _objc_init(void)
{
static bool initialized = false;
if (initialized) return;
initialized = true;
// fixme defer initialization until an objc-using image is found?
environ_init();
tls_init();
static_init();
runtime_init();
exception_init();
#if __OBJC2__
cache_t::init();
#endif
_imp_implementationWithBlock_init();
_dyld_objc_notify_register(&map_images, load_images, unmap_image);
#if __OBJC2__
didCallDyldNotifyRegister = true;
#endif
}
然后在 map_images 中调用 map_images_nolock,然后调用了_read_images，
然后里面有下面代码
// Discover categories. Only do this after the initial category
// attachment has been done. For categories present at startup,
// discovery is deferred until the first load_images call after
// the call to _dyld_objc_notify_register completes. rdar://problem/53119145
if (didInitialAttachCategories) {
for (EACH_HEADER) {
load_categories_nolock(hi);
}
}
跟进去之后，可以找到 attachCategories 方法,这部分代码就是合并分类的代码。
// 附加上分类的核心操作
// cls:类对象或者元类对象，cats_list：分类列表
static void attachCategories(Class cls, const locstamped_category_t *cats_list, uint32_t cats_count,
int flags)
{
if (slowpath(PrintReplacedMethods)) {
printReplacements(cls, cats_list, cats_count);
}
if (slowpath(PrintConnecting)) {
_objc_inform("CLASS: attaching %d categories to%s class '%s'%s",
cats_count, (flags & ATTACH_EXISTING) ? " existing" : "",
cls->nameForLogging(), (flags & ATTACH_METACLASS) ? " (meta)" : "");
}
// 先分配固定内存空间来存放方法列表、属性列表和协议列表
constexpr uint32_t ATTACH_BUFSIZ = 64;
method_list_t *mlists[ATTACH_BUFSIZ];
property_list_t *proplists[ATTACH_BUFSIZ];
protocol_list_t *protolists[ATTACH_BUFSIZ];
uint32_t mcount = 0;
uint32_t propcount = 0;
uint32_t protocount = 0;
bool fromBundle = NO;
// 判断是否为元类
bool isMeta = (flags & ATTACH_METACLASS);
auto rwe = cls->data()->extAllocIfNeeded();
for (uint32_t i = 0; i < cats_count; i++) {
// 取出某个分类
auto& entry = cats_list[i];
// entry.cat就是category_t *cat
// 根据isMeta属性取出每一个分类的类方法列表或者对象方法列表
method_list_t *mlist = entry.cat->methodsForMeta(isMeta);
// 如果有方法则添加mlist数组到mlists这个大的方法数组中
// mlists是一个二维数组：[[method_t, method_t, ....], [method_t, method_t, ....]]
if (mlist) {
if (mcount == ATTACH_BUFSIZ) {
prepareMethodLists(cls, mlists, mcount, NO, fromBundle, __func__);
rwe->methods.attachLists(mlists, mcount);
mcount = 0;
}
// 将分类列表里先取出来的分类方法列表放到大数组mlists的最后面（ATTACH_BUFSIZ - ++mcount），所以最后编译的分类方法列表会放在整个方法列表大数组的最前面
mlists[ATTACH_BUFSIZ - ++mcount] = mlist;
fromBundle |= entry.hi->isBundle();
}
// 同上面一样取出的是分类中的属性列表proplist加到大数组proplists中
// proplists是一个二维数组：[[property_t, property_t, ....], [property_t, property_t, ....]]
property_list_t *proplist =
entry.cat->propertiesForMeta(isMeta, entry.hi);
if (proplist) {
if (propcount == ATTACH_BUFSIZ) {
rwe->properties.attachLists(proplists, propcount);
propcount = 0;
}
proplists[ATTACH_BUFSIZ - ++propcount] = proplist;
}
// 同上面一样取出的是分类中的协议列表protolist加到大数组protolists中
// protolists是一个二维数组：[[protocol_ref_t, protocol_ref_t, ....], [protocol_ref_t, protocol_ref_t, ....]]
protocol_list_t *protolist = entry.cat->protocolsForMeta(isMeta);
if (protolist) {
if (protocount == ATTACH_BUFSIZ) {
rwe->protocols.attachLists(protolists, protocount);
protocount = 0;
}
protolists[ATTACH_BUFSIZ - ++protocount] = protolist;
}
}
if (mcount > 0) {
prepareMethodLists(cls, mlists + ATTACH_BUFSIZ - mcount, mcount,
NO, fromBundle, __func__);
// 将分类的所有对象方法或者类方法，都附加到类对象或者元类对象的方法列表中
rwe->methods.attachLists(mlists + ATTACH_BUFSIZ - mcount, mcount);
if (flags & ATTACH_EXISTING) {
flushCaches(cls, __func__, [](Class c){
return !c->cache.isConstantOptimizedCache();
});
}
}
// 将分类的所有属性附加到类对象的属性列表中
rwe->properties.attachLists(proplists + ATTACH_BUFSIZ - propcount, propcount);
// 将分类的所有协议附加到类对象的协议列表中
rwe->protocols.attachLists(protolists + ATTACH_BUFSIZ - protocount, protocount);
}
里面有关键性代码 attachLists, 在此处进行了分类方法的加载顺序。
void attachLists(List* const * addedLists, uint32_t addedCount) {
if (addedCount == 0) return;
if (hasArray()) {
// 这里是把类的地址重新分配新的地址加 newcount 也是分类的创建个数，而老的分类信息重新复制一下内存，通过 i-- 倒着取值，所以最先编译的会在最后面，
// 获取原本的个数
uint32_t oldCount = array()->count;
// 最新的个数 = 原本的个数 + 新添加的个数
uint32_t newCount = oldCount + addedCount;
// 重新分配内存
array_t *newArray = (array_t *)malloc(array_t::byteSize(newCount));
// 将新数组的个数改为最新的个数
newArray->count = newCount;
// 将旧数组的个数改为最新的个数
array()->count = newCount;
// 递减遍历，将旧数组里的元素从后往前的依次放到新数组里
for (int i = oldCount - 1; i >= 0; i--)
newArray->lists[i + addedCount] = array()->lists[i];
// 将新增加的元素从前往后的依次放到新数组里
for (unsigned i = 0; i < addedCount; i++)
newArray->lists[i] = addedLists[i];
// 释放旧数组数据
free(array());
// 赋值新数组数据
setArray(newArray);
validate();
}
else if (!list && addedCount == 1) {
// 0 lists -> 1 list
list = addedLists[0];
validate();
}
else { .... }
}
上面内容就是分类方法的一个合并流程。
参考文档：
http://www.babyitellyou.com/details?id=6045c2fe4da5fa50e14ff4f3
https://www.jianshu.com/p/ed8d3be7e8f4
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