前言
之前我们大致分析了类的加载和分类的加载，清楚了主类和分类在懒加载和非懒加载的不同情况下，分类方法绑定到主类方法列表的时机问题。
那分类中能添加属性吗？相信大家都知道这个问题的答案，虽然声明了属性，但是系统底层只会生成set&get方法，并没有成员变量，那有其它方式可以实现吗？这就是我们今天要研究的问题：关联对象。
设置关联对象objc_setAssociatedObject
void
objc_setAssociatedObject(id object, const void *key, id value, objc_AssociationPolicy policy)
{
SetAssocHook.get()(object, key, value, policy);
}
有四个参数：
- 参数1：要关联的对象，即给谁添加关联属性
- 参数2：标识符，方便下次查找
- 参数3：value
- 参数4：属性的策略，即nonatomic、atomic、assign等，👇
再看SetAssocHook定义如下
static ChainedHookFunction<objc_hook_setAssociatedObject> SetAssocHook{_base_objc_setAssociatedObject};
那么SetAssocHook.get()(object, key, value, policy); ==> _base_objc_setAssociatedObject(object, key, value, policy)
static void
_base_objc_setAssociatedObject(id object, const void *key, id value, objc_AssociationPolicy policy)
{
_object_set_associative_reference(object, key, value, policy);
}
最终我们来到了_object_set_associative_reference。
_object_set_associative_reference大致流程
源码如下👇
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));
DisguisedPtr<objc_object> disguised{(objc_object *)object};
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;
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();
}
先细看，其中调用了AssociationsHashMap的try_emplace方法 find方法和erase方法，也调用了ObjcAssociation的swap方法，还有setHasAssociatedObjects，先具体看看这些方法的大致作用：
1. try_emplace
2. find
3.erase
4.swap
5.setHasAssociatedObjects
再回头来看
_object_set_associative_reference流程，就比较明朗了👇
关联对象: 设值流程
1: 创建一个 AssociationsManager 管理类 2: 获取唯一的全局静态哈希Map
3: 判断是否插入的关联值是否存在:
3.1: 存在走第4步
3.2: 不存在就走 : 关联对象插入空流程
4: 创建一个空的 ObjectAssociationMap 去取查询的键值对
5: 如果发现没有这个 key 就插入一个 空的 BucketT进去 返回
6: 标记对象存在关联对象
7: 用当前 修饰策略 和 值 组成了一个 ObjcAssociation 替换原来 BucketT 中的空
8: 标记一下 ObjectAssociationMap 的第一次为 false
关联对象插入空流程
1: 根据 DisguisedPtr 找到 AssociationsHashMap 中的 iterator 迭代查询器
2: 清理迭代器
3: 其实如果插入空置 相当于清除
进一步看看AssociationsManager和AssociationsHashMap
6.AssociationsManager
class AssociationsManager {
using Storage = ExplicitInitDenseMap<DisguisedPtr<objc_object>, ObjectAssociationMap>;
static Storage _mapStorage;
public:
AssociationsManager() { AssociationsManagerLock.lock(); }
~AssociationsManager() { AssociationsManagerLock.unlock(); }
AssociationsHashMap &get() {
return _mapStorage.get();
}
static void init() {
_mapStorage.init();
}
};
从其构造函数可知，AssociationsManager manager;这句代码会开启一个锁AssociationsManagerLock.lock();，保证当前只有一个线程进入操作关联对象的设置流程，同时，manager并不是单例对象，不具备唯一性。
7.AssociationsHashMap
typedef DenseMap<const void *, ObjcAssociation> ObjectAssociationMap;
typedef DenseMap<DisguisedPtr<objc_object>, ObjectAssociationMap> AssociationsHashMap;
其中
DenseMapPair内部结构👇
然后回到
_object_set_associative_reference的这句代码AssociationsHashMap &associations(manager.get());👇
-
manager.get()-->_mapStorage.get();，而_mapStorage定义是static Storage _mapStorage;是一个static静态变量 -
&associations(manager.get())其实就是获取了_mapStorage的地址，所以它是唯一的全局静态变量
综上，AssociationsHashMap ObjectAssociationMap和BucketT的关系图👇
断点追踪关联对象设置流程
接下来我们示例，再断点追踪下设值流程：
NS_ASSUME_NONNULL_BEGIN
@interface LGPerson (LG)
@property (nonatomic, copy) NSString *cate_name;
@end
NS_ASSUME_NONNULL_END
@implementation LGPerson (LG)
- (void)setCate_name:(NSString *)cate_name {
objc_setAssociatedObject(self, @"cate_name", cate_name, OBJC_ASSOCIATION_COPY_NONATOMIC);
}
- (NSString *)kc_name {
return objc_getAssociatedObject(self, @"cate_name");
}
@end
调用设置关联对象方法代码
int main(int argc, const char * argv[]) {
@autoreleasepool {
// insert code here...
LGPerson *person = [LGPerson alloc];
person.cate_name = @"KC";
NSLog(@"%p",person);
}
return 0;
}
设置断点，run
上图即
refs_result，一个std::pair<iterator, bool>迭代器与bool的键值对结构
//pair -- 表示有键值对
(std::__1::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>)
//可以简写为
(std::__1::pair<
objc
bool>)
接着往下走👇
上图的
refs是iterator的第二个子结构体
(objc::DenseMap<const void *, objc::ObjcAssociation,objc::DenseMapValueInfo<objc::ObjcAssociation>,
objc::DenseMapInfo<const void *>,
objc::detail::DenseMapPair<const void *, objc::ObjcAssociation> >)
接着断点进入try_emplace
查看Args入参，即ObjectAssociationMap{}
再查看TheBucket结构
(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> > > *)
那么我们发现，refs_result refs Args 和 TheBucket的结构关系如下图👇
objc_getAssociatedObject大致流程
id
objc_getAssociatedObject(id object, const void *key)
{
return _object_get_associative_reference(object, key);
}
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);
if (i != associations.end()) {
ObjectAssociationMap &refs = i->second;
ObjectAssociationMap::iterator j = refs.find(key);
if (j != refs.end()) {
association = j->second;
association.retainReturnedValue();
}
}
}
return association.autoreleaseReturnedValue();
}
分析完set流程，再来看get流程，更简单了!
取值大致分为以下几步：
1: 创建一个 AssociationsManager 管理类
2: 获取唯一的全局静态哈希Map
3: 根据 DisguisedPtr 找到 AssociationsHashMap 中的 iterator 迭代查询器
4: 如果这个迭代查询器不是最后一个 获取 : ObjectAssociationMap (这里有策略和value)
5: 找到ObjectAssociationMap的迭代查询器获取一个经过属性修饰符修饰的value
6: 返回_value
总结
根据以上的分析，其实我们可以发现，不论是设值还是取值的流程，都是在哈希map中进行迭代遍历查询。
- 这个哈希map是个二维的结构-->
AssociationsHashMap<*, ObjectAssociationMap>，我们可以把它理解为一个二维数组。 - 迭代器iterator，是
DenseMapIterator结构 -->DenseMapIterator<KeyT, ValueT, ValueInfoT, KeyInfoT, BucketT>，其中BucketT中包含了策略policy和关联值value。
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