iOS 关于Category

写在前面

最近终于抽出时间来对这篇文章进行更改了，在这个过程中多谢大家的指导和意见，当时写这篇文章的时候原本是想记录自己的一些理解和想法，可能也是自己水平有限，在很多表达上没有表达清楚，给大家造成了困扰，说声抱歉，也很感谢大家能不吝赐教，虽然经过修改了，还是希望大家在看的时候能多多提出不同的见解，一起交流一起进步。

一 类别的简介

在开发中有时会用到Category，类别有三个作用：

• (1)可以将类的实现分散到多个不同文件或多个不同框架中，方便代码管理。也可以对框架提供类的扩展（因为框架类没有源码，不能修改）。
• (2)创建对私有方法的前向引用：如果其他类中的方法未实现，在你访问其他类的私有方法时编译器报错这时使用类别，在类别中声明这些方法（不必提供方法实现），编译器就不会再产生警告
• (3)向对象添加非正式协议：创建一个NSObject的类别称为“创建一个非正式协议”，因为可以作为任何类的委托对象使用。有两个方面的局限性： (1)无法向类中添加新的实例变量，类别没有位置容纳实例变量。(2)名称冲突，即当类别中的方法与原始类方法名称冲突时，类别具有更高的优先级。类别方法将完全取代初始方法从而无法再使用初始方法。这个类似于方法的重载，但是这里是直接覆盖了原方法。

但是我们又经常听说在Category里面无法添加属性，那么额。。。看这里：

哦呦，属性哎！！！！什么鬼？不是不能添加属性吗？？？？这个问题真心烦人啊，怎么回事儿呢？以前看的他们说的Category不能添加属性难道不对吗？(⊙o⊙)…相信很多童鞋会有和我一样的疑问。。。

首先解释一下属性和成员变量的区别吧：

二 属性和成员变量的区别

@property (nonatomic, strong) UIButton *myButton;

我们声明了一个属性,因为现在我们用的编译器已经是LLVM了，所以不再需要为属性声明实例变量了。如果LLVM发现一个没有匹配实例变量的属性，它将为你生成以下划线开头的实例变量_myButton，不需要自己手动再去写实例变量。而且也不需要在.m文件中写@synthesize myButton；也会自动为你生成setter，getter方法。@synthesize的作用就是让编译器为你自动生成setter与getter方法。那么在.m文件中可以直接的使用_myButton实例变量，也可以通过属性self.myButton.两者都是一样的。
注意:
这里的self.myButton其实是调用的myButton属性的getter/setter方法。
假如在Objective-C中我们

@interface MyViewController:UIViewController
{
 NSString *name;
}
@end

.m文件中，self.name 这样的表达式是错误的。Xcode会提示你使用->,改成self->name就可以了。因为oc中点表达式是表示调用方法，而上面的代码中没有name这个方法。

Objective-C中的点语法说明:

如果点表达式出现在 "＝" 左边，该属性名称的setter方法将被调用。如果点表达式出现在右边，该属性名称的getter方法将被调用。所以在oc中点表达式其实就是调用对象的setter和getter方法的一种快捷方式。

@synthesize还有一个作用，可以指定与属性对应的实例变量，例如@synthesize myButton = xxxx；那么self.myButton其实是操作的实例变量xxxx，而不是_myButton了。

在实际项目中,我们一般在.m中这样写:@synthesize myButton;这样写了之后，那么编译器会自动生成myButton的实例变量，以及相应的getter和setter方法。注意：_myButton这个实例变量是不存在的，因为自动生成的实例变量为myButton而不是_myButton，所以现在@synthesize的作用就相当于指定实例变量；

如果.m文件中写了@synthesize myButton;那么生成的实例变量就是myButton；如果没写@synthesize myButton;那么生成的实例变量就是_myButton。所以跟以前的用法还是有点细微的区别。

三 Category中属性Property

我们经常看见在类别中这样写：

@property (nonatomic, assign) CGFloat x;

这里添加的属性，实现我们在外部的调用，其实在这种情况下是不会自动生成实例变量的，我们只是通过重写setter和getter方法来对self.frame进行操作，并不是针对的我们声明的比如x，我们使用的时候getter方法中返回的是 self.frame.origin.x

为什么不能添加成员变量呢？

Objective-C类是由Class类型来表示的，它实际上是一个指向objc_class结构体的指针。它的定义如下：
typedef struct objc_class *Class;
objc_class结构体的定义如下：

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。

在Objective-C提供的runtime函数中，确实有一个class_addIvar()函数用于给类添加成员变量，但是文档中特别说明：

This function may only be called after objc_allocateClassPair and before objc_registerClassPair. Adding an instance variable to an existing class is not supported.

意思是说，这个函数只能在“构建一个类的过程中”调用。一旦完成类定义，就不能再添加成员变量了。经过编译的类在程序启动后就runtime加载，没有机会调用addIvar。程序在运行时动态构建的类需要在调用 objc_allocateClassPair 之后，objc_registerClassPair之前才可以被使用，同样没有机会再添加成员变量。

Category不能添加成员变量（instance variables），那到底能不能添加属性（property）呢？

这个我们要从Category的结构体开始分析：

typedef struct category_t {
    const char *name;  //类的名字
    classref_t cls;  //类
    struct method_list_t *instanceMethods;  //category中所有给类添加的实例方法的列表
    struct method_list_t *classMethods;  //category中所有添加的类方法的列表
    struct protocol_list_t *protocols;  //category实现的所有协议的列表
    struct property_list_t *instanceProperties;  //category中添加的所有属性
} category_t;

从Category的定义也可以看出Category的可为（可以添加实例方法，类方法，甚至可以实现协议，添加属性）和不可为（无法添加实例变量）。

那我们为什么经常听说说类别不能添加属性呢？实际上，Category实际上允许添加属性的，同样可以使用@property，但是不会生成_变量（带下划线的成员变量），也不会生成添加属性的getter和setter方法，所以，尽管添加了属性，也无法使用点语法调用getter和setter方法。那我们想要实现我们平时的属性所具有的功能应该怎么样做呢？
其实我们可以使用runtime去做，使用runtime去实现Category为已有的类添加新的属性并生成getter和setter方法。不要忘记了Objective-C是动态语言。方法是通过runtime.h中objc_getAssociatedObject / objc_setAssociatedObject来访问和生成关联对象。这两个方法可以让一个对象和另一个对象关联，就是说一个对象可以保持对另一个对象的引用，并获取那个对象。

//NSObject+IndieBandName.h
@interface NSObject (IndieBandName)
@property (nonatomic, strong) NSString *indieBandName;
@end

上面是头文件声明，下面的实现的.m文件：

// NSObject+IndieBandName.m 
#import "NSObject+Extension.h"
#import <objc/runtime.h>
static const void *IndieBandNameKey = &IndieBandNameKey; 
@implementation NSObject (IndieBandName)
@dynamic indieBandName;
- (NSString *)indieBandName { 
return objc_getAssociatedObject(self, IndieBandNameKey);
}
- (void)setIndieBandName:(NSString *)indieBandName { 
objc_setAssociatedObject(self, IndieBandNameKey, indieBandName, OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC);
}
@end

通过runtime的两种方法就可以为类别添加一个实例变量了。

四 Category与Extension

1、Extension的基本用法

Extension的创建方法与Category一样，只要在原来选择Category选择Extension即可，比如我们为Person创建一个名为MyExtension的Extension，则最终会生成一个Person_MyExtension.h文件：

//  Person_MyExtension.h

#import "Person.h"

@interface Person ()

@end

但要注意的是和Category不同的是它不会生成Person_MyExtension.m文件。之后我们可以在Person_MyExtension.h中直接添加成员变量、属性和方法，如下：

//  Person_MyExtension.h

#import "Person.h"

@interface Person ()
{
    NSString * _address;
}
@property (nonatomic) NSInteger age;

-(NSString*)WhereAmI;

@end

他常用的形式不是创建一个单独的文件，而是在实现文件中添加私有的成员变量、属性和方法。例如：

//  Person.m

#import "Person.h"

/////////Extension start///////////

@interface Person ()
{
    NSString * _address;
}
@property (nonatomic) NSInteger age;

-(NSString*)WhereAmI;

@end

/////////Extension end///////////

@implementation Person

-(NSString*)WhereAmI{
    return @"谁知道你在哪里";
}

@end

2、Extension与Category区别

• Extension

• 在编译器决议，是类的一部分，在编译器和头文件的@interface和实现文件里的@implement一起形成了一个完整的类。

• 伴随着类的产生而产生，也随着类的消失而消失。

• Extension一般用来隐藏类的私有消息，你必须有一个类的源码才能添加一个类的Extension，所以对于系统一些类，如NSString，就无法添加类扩展

• Category

• 是运行期决议的

• 类扩展可以添加实例变量，分类不能添加实例变量
  原因：因为在运行期，对象的内存布局已经确定，如果添加实例变量会破坏类的内部布局，这对编译性语言是灾难性的。

分割线：

希望自己和大家分清属性和实例变量在类别中的区别。如果有更好的见解大家一起交流。

文中借鉴的资料链接：
http://www.cnblogs.com/crazypebble/p/3439261.html
http://quotation.github.io/objc/2015/05/21/objc-runtime-ivar-access.html
http://www.cnblogs.com/wupher/archive/2013/01/05/2845338.html
深入理解Objective-C：Category