关联对象

由于分类是不能直接添加成员变量的，因此需要使用关联对象技术为分类添加成员变量，由此引出几个问题：

• 问题1❓:什么是成员变量，成员变量和实例变量还有属性的区别是什么?
• 问题2❓:分类中是如何添加成员变量的，其实现原理是什么？
• 问题3❓:分类中添加的成员变量被保存在哪？(在宿主类上还是其他什么地方)

源码分析：objc_setAssociatedObject

入口函数

void objc_setAssociatedObject(id object, const void *key, id value, objc_AssociationPolicy policy) {
   
   _object_set_associative_reference(object, (void *)key, value, policy);//其中key做了一次强制类型转换
}

• ❗️ 参数key是一个任意类型的常量指针，可以传入@selector() 结构体指针SEL类型

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主函数

void _object_set_associative_reference(id object, void *key, id value, uintptr_t policy) {

    //1.创建一个空的ObjcAssociation对象
    ObjcAssociation old_association(0, nil);

    // 2.对关联对象进行内存管理操作retain/copy
    id new_value = value ? acquireValue(value, policy) : nil;
    {
        //3.创建AssociationsManager对象和其成员变量AssociationsHashMap对象
        AssociationsManager manager;
        AssociationsHashMap &associations(manager.associations());
        
        //4.将被关联对象的指针地址反转
        disguised_ptr_t disguised_object = DISGUISE(object);

        // 5.判断传入的关联对象是否为空
        if (new_value) {
             //如果不为空
             /*通过被关联对象的指针地址从AssociationsHashMap中获取对应的      
              ObjectAssociationMap
            */
            AssociationsHashMap::iterator i = associations.find(disguised_object);
            //如果该被关联对象已经存在了对应的ObjectAssociationMap
            if (i != associations.end()) {
                // 通过参数key获取到ObjectAssociationMap对应的ObjcAssociation
                ObjectAssociationMap *refs = i->second;
                ObjectAssociationMap::iterator j = refs->find(key);
                //如果存在对应的ObjcAssociation
                if (j != refs->end()) {
                    //把开始创建的空的ObjcAssociation对象设置为找到的这个ObjcAssociation
                    old_association = j->second;
                    //把当前的关联对象封装为ObjcAssociation并赋值给ObjectAssociationMap中key对应的值
                    j->second = ObjcAssociation(policy, new_value);
                } else {//如果没有找到存在对应的ObjcAssociation，那就根据参数key直接设置
                    (*refs)[key] = ObjcAssociation(policy, new_value);
                }
            } else { //如果该被关联对象不存在了对应的ObjectAssociationMap
                // 那么就创建新的ObjectAssociationMap
                ObjectAssociationMap *refs = new ObjectAssociationMap;
                //以被关联对象的反转地址为key，新创建的ObjectAssociationMap为value，映射为ObjectAssociationHashMap
                associations[disguised_object] = refs;
                //把参数key作为ObjectAssociationMap的key，ObjcAssociation对象为value
                (*refs)[key] = ObjcAssociation(policy, new_value);
                //最后设置这个被关联对象为有关联对象
                object->setHasAssociatedObjects();
            }
        } else {//如果传入的关联对象为nil，会将被关联对象的对应关联对象擦除
            // setting the association to nil breaks the association.
            AssociationsHashMap::iterator i = associations.find(disguised_object);
            if (i !=  associations.end()) {
                ObjectAssociationMap *refs = i->second;
                ObjectAssociationMap::iterator j = refs->find(key);
                if (j != refs->end()) {
                    old_association = j->second;
                    refs->erase(j);
                }
            }
        }
    }
    // 最后将old_association擦除
    if (old_association.hasValue()) ReleaseValue()(old_association);
}

• ❗️ 这个函数就是主要的实现函数，关联对象是通过一个c++类AssociationsManager中的一个静态成员变量AssociationsHashMap (也是一个c++类)存储的
• ❗️ 其中AssociationsHashMap是一个静态的，也就是全局的唯一的副本，是通过哈希查找实现的，即所有类的关联对象都放在AssociationsHashMap中
• ❗️ 首先会将参数value和policy进行关联，并封装成一个c++类ObjcAssociation，其中ObjcAssociation有俩个成员变量，value关联对象的地址和policy关联策略
• ❗️ 通过参数key和封装好的ObjcAssociation映射成一个ObjectAssociationMapc++类，查找时并不是像字典一样简单的通过key去查找value，而是通过红黑树查找unordered_map的方式去查找的
• ❗️最后，被关联对象指针地址反转作为key，ObjectAssociationMap作为value，映射成一个AssociationsHashMapc++类，查找时并不是像字典一样简单的通过key去查找value，而是通过哈希查找map的方式去查找的
• ❗️具体的代码实现思路见注释

关联对象本质图.png

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根据传入的关联对象value和关联策略policy，调用对应的retain/copy方法

static id acquireValue(id value, uintptr_t policy) {
    switch (policy & 0xFF) {
    case OBJC_ASSOCIATION_SETTER_RETAIN:
        return objc_retain(value);
    case OBJC_ASSOCIATION_SETTER_COPY:
        return ((id(*)(id, SEL))objc_msgSend)(value, SEL_copy);
    }
    return value;
}

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