iOS-分类（Category）

Category是Objective-C 2.0之后添加的语言特性，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。
Objective-C 中的 Category 就是对装饰模式的一种具体实现。它的主要作用是在不改变原有类的前提下，动态地给这个类添加一些方法。

分类优点

• 声明私有方法
• 分解体积庞大的类文件
• 把Framework私有方法公开
• 模拟多继承（另外可以模拟多继承的还有protocol）

Category源码：

Category 是表示一个指向分类的结构体的指针，其定义如下：
typedef struct objc_category *Category;
struct objc_category {
  char *category_name                          OBJC2_UNAVAILABLE; // 分类名
  char *class_name                             OBJC2_UNAVAILABLE; // 分类所属的类名
  struct objc_method_list *instance_methods    OBJC2_UNAVAILABLE; // 实例方法列表
  struct objc_method_list *class_methods       OBJC2_UNAVAILABLE; // 类方法列表
  struct objc_protocol_list *protocols         OBJC2_UNAVAILABLE; // 分类所实现的协议列表
}

结构体主要包含了分类定义的实例方法与类方法，其中instance_methods 列表是 objc_class 中方法列表的一个子集，而class_methods列表是元类方法列表的一个子集。

实现原理

• 1.我们不主动引入 Category 的头文件，Category 中的方法都会被添加进主类中。我们可以通过 - performSelector: 等方式对 Category 中的相应方法进行调用：
  a)将 Category 和它的主类（或元类）注册到哈希表中；
  b)如果主类（或元类）已实现，那么重建它的方法列表。

• 2.在这里分了两种情况进行处理：
  a)Category 中的实例方法和属性被整合到主类中；
  b)类方法则被整合到元类中
  c)对协议的处理比较特殊，Category 中的协议被同时整合到了主类和元类中。

• 3.最终都是通过调用 staticvoid remethodizeClass(Class cls) 函数来重新整理类的数据的。

分类特点

• 1.分类是用于给原有类添加方法的,因为分类的结构体指针中，没有属性列表，只有方法列表。原则上讲它只能添加方法, 不能添加属性(成员变量),实际上可以通过其它方式添加属性 ;
• 2.分类中的可以写@property, 但不会生成setter/getter方法, 也不会生成实现以及私有的成员变量，会编译通过，但是引用变量会报错;
• 3.如果分类中有和原有类同名的方法, 会优先调用分类中的方法, 就是说会忽略原有类的方法，同名方法调用的优先级为 分类 > 本类 > 父类；
• 4.如果多个分类中都有和原有类中同名的方法, 那么调用该方法的时候执行谁由编译器决定；编译器会执行最后一个参与编译的分类中的方法。
• 5.运行时决议
• 6.同名分类方法生效取决于编译顺序
• 7. 名字相同的分类会引起编译报错

加载调用栈
images表示镜像

加载调用栈

分类添加实例变量-关联对象

image.png

• 关联对象由AssociationManager管理并在AssociationHashMap存储。
• 所有对象的关联内容都存在用一个全局容器中，和宿主类无关。

关联对象本质
示例代码

#import <objc/runtime.h>
/* ---------------.h---------------*/
@interface NSString (url)
@property (nonatomic, retain) NSString *url;
@end

/* ---------------.m---------------*/
static char imageURLKey;
@implementation NSString (url)
 
- (void)setUrl:(NSString *)url
{
    objc_setAssociatedObject(self, &imageURLKey, url, OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC);
}

- (NSString *)url
{
    return objc_getAssociatedObject(self, &imageURLKey);
}
@end

objc_getAssociatedObject

• 这个函数先根据对象地址在 AssociationsHashMap 中查找其对应的 ObjectAssociationMap 对象，如果能找到则进一步根据 key 在 ObjectAssociationMap 对象中查找这个 key 所对应的关联结构 ObjcAssociation ，如果能找到则返回 ObjcAssociation 对象的 value 值，否则返回 nil;
• objc_getAssociatedObject有两个参数，第一个参数为从该object中获取关联对象，第二个参数为想要获取关联对象的key;

/** 
 * Returns the value associated with a given object for a given key.
 * 
 * @param object The source object for the association.
 * @param key The key for the association.
 * 
 * @return The value associated with the key \e key for \e object.
 * 
 * @see objc_setAssociatedObject
 */
OBJC_EXPORT id objc_getAssociatedObject(id object, const void *key)
    OBJC_AVAILABLE(10.6, 3.1, 9.0, 1.0);

objc_setAssociatedObject
参数说明：

• object和key同于objc_getAssociatedObject;
• value：需要和object建立关联引用对象的value；
• policy：关联策略，等同于给property添加关键字

/** 
 * Sets an associated value for a given object using a given key and association policy.
 * 
 * @param object The source object for the association.
 * @param key The key for the association.
 * @param value The value to associate with the key key for object. Pass nil to clear an existing association.
 * @param policy The policy for the association. For possible values, see “Associative Object Behaviors.”
 * 
 * @see objc_setAssociatedObject
 * @see objc_removeAssociatedObjects
 */
OBJC_EXPORT void objc_setAssociatedObject(id object, const void *key, id value, objc_AssociationPolicy policy)
    OBJC_AVAILABLE(10.6, 3.1, 9.0, 1.0);

扩展

• 声明私有属性
• 声明私有方法
• 声明私有成员变量
• 编译时决议
• 只以声明存在，寄生于宿主类.m中
• 不能为系统类添加扩展

分类、扩展区别

• ①分类中原则上只能增加方法（能添加属性的的原因只是通过runtime解决无setter/getter的问题而已）；
• ②类扩展不仅可以增加方法，还可以增加实例变量（或者属性），只是该实例变量默认是@private类型的（
  用范围只能在自身类，而不是子类或其他地方）；
• ③类扩展中声明的方法没被实现，编译器会报警，但是类别中的方法没被实现编译器是不会有任何警告的。这是因为类扩展是在编译阶段被添加到类中，而类别是在运行时添加到类中。
• ④类扩展不能像类别那样拥有独立的实现部分（@implementation部分），也就是说，类扩展所声明的方法必须依托对应类的实现部分来实现。
• ⑤定义在 .m 文件中的类扩展方法为私有的，定义在 .h 文件（头文件）中的类扩展方法为公有的。类扩展是在 .m 文件中声明私有方法的非常好的方式。

其他

类源码：

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。

深入篇：iOS-Category原理