【iOS 底层原理】block

1.使用 runtime 为 Category 动态关联对象

在分类中可以用 @property 添加属性，但是不会自动生成私有成员变量，也不会生成 set/get 方法的实现，只会生成 set/get 的声明，所以要在分类中添加属性，需要借助关联对象。

使用关联对象模拟属性

相关 API

objc_setAssociatedObject(id object, const void *key, id value, objc_AssociationPolicy policy);

objc_getAssociatedObject(id object, const void *key);

说明：

• 参数一：id object : 给哪个对象添加属性，这里要给自己添加属性，用 self。
• 参数二：void * == id key : 属性名，根据key获取关联对象的属性的值，在objc_getAssociatedObject中通过次key获得属性的值并返回。key值只要是一个指针即可，我们可以传入@selector(name)
• 参数三：id value : 关联的值，也就是set方法传入的值给属性去保存。
• 参数四：objc_AssociationPolicy policy : 策略，属性以什么形式保存。有以下几种

typedef OBJC_ENUM(uintptr_t, objc_AssociationPolicy) {
    OBJC_ASSOCIATION_ASSIGN = 0,  // 指定一个弱引用相关联的对象
    OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC = 1, // 指定相关对象的强引用，非原子性
    OBJC_ASSOCIATION_COPY_NONATOMIC = 3,  // 指定相关的对象被复制，非原子性
    OBJC_ASSOCIATION_RETAIN = 01401,  // 指定相关对象的强引用，原子性
    OBJC_ASSOCIATION_COPY = 01403     // 指定相关的对象被复制，原子性   
};

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key 的常见定义方法

static void *MyKey = &MyKey;
objc_setAssociatedObject(obj, MyKey, value, OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC)
objc_getAssociatedObject(obj, MyKey)

static char MyKey;
objc_setAssociatedObject(obj, &MyKey, value, OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC)
objc_getAssociatedObject(obj, &MyKey)

使用属性名作为key
objc_setAssociatedObject(obj, @"property", value, OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC);
objc_getAssociatedObject(obj, @"property");

使用get方法的@selecor作为key
objc_setAssociatedObject(obj, @selector(getter), value, OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC)
objc_getAssociatedObject(obj, @selector(getter))

demo

-(void)setName:(NSString *)name
{
    objc_setAssociatedObject(self, @"name",name, OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC);
}
-(NSString *)name
{
    return objc_getAssociatedObject(self, @"name");    
}

- (void)removeAssociatedObjects
{
    // 移除所有关联对象
    objc_removeAssociatedObjects(self);
    // 移除单个关联对象，置我 nil 即可
    self.name = nil;
}

2.关联对象实现原理

关联对象相关类

• AssociationsManager
• AssociationsHashMap
• ObjectAssociationMap
• ObjcAssociation

相关结构

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原理图示

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3.源码解读

objc_setAssociatedObject 函数

objc_setAssociatedObject 函数

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_object_set_associative_reference 函数

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AssociationsManager

通过 AssociationsManager 内部源码发现，AssociationsManager 内部有一个AssociationsHashMap 对象。

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AssociationsHashMap

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通过 AssociationsHashMap 内部源码我们发现 AssociationsHashMap 继承自 unordered_map 首先来看一下 unordered_map 内的源码

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从 unordered_map 源码中我们可以看出 _Key 和 _Tp 也就是前两个参数对应着map中的Key和Value，那么对照上面 AssociationsHashMap 内源码发现 _Key 中传入的是disguised_ptr_t，_Tp 中传入的值则为 ObjectAssociationMap*。

ObjectAssociationMap 中同样以 key、Value 的方式存储着 ObjcAssociation。

ObjcAssociation 中

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我们发现ObjcAssociation存储着_policy、_value，而这两个值我们可以发现正是我们调用objc_setAssociatedObject函数传入的值，也就是说我们在调用objc_setAssociatedObject函数中传入的value和policy这两个值最终是存储在ObjcAssociation中的。

总结图

image.png

关联对象并不是存储在被关联对象本身内存中，而是存储在全局的统一的一个AssociationsManager 中，如果设置关联对象为 nil，就相当于是移除关联对象。

面试题

1. Category 能否添加成员变量？如果可以，如何给 Category 添加成员变量？

答：默认情况下，因为分类底层结构的限制，不能添加成员变量到分类中，但是可以通过 runtime 的方式间接实现添加成员变量的效果。
分类底层结构没有 ivar_list 这个结构。

2. 关联对象的 policy 中为何没有 weak

答：关联对象是保存在一个全局的 Map 中，此 Map 为 HashMap，内部不能保存一个弱引用对象