6OC使用原理 -6 -Category(+load +initialize)底层原理详解

面试题
1. Category的使用场合是什么?
2. Category的实现原理
  • Category编译之后的底层结构是struct category_t,里面存储着分类的对象方法、类方法、属性、协议信息
  • 在程序运行的时候,runtime会将Category的数据,合并到类信息中(类对象、元类对象中)
3. Category和Class Extension的区别是什么?
  • Class Extension在编译的时候,它的数据就已经包含在类信息中
  • Category是在运行时,才会将数据合并到类信息中
4. Category中有load方法吗?load方法是什么时候调用的?load 方法能继承吗?
  • 有load方法

  • load方法在runtime加载类、分类的时候调用

  • load方法可以继承,但是一般情况下不会主动去调用load方法,都是让系统自动调用

  • 图解佐证

1653926-065f4cdda619d67c.png
5.Category能否添加成员变量?如果可以,如何给Category添加成员变量?
  • 不能直接给Category添加成员变量,但是可以间接实现Category有成员变量的效果
6. load、initialize方法的区别什么?它们在category中的调用的顺序?以及出现继承时他们之间的调用过程?

load、initialize方法的区别什么?
1.调用方式
1> load是根据函数地址直接调用
2> initialize是通过objc_msgSend调用

2.调用时刻
1> load是runtime加载类、分类的时候调用(只会调用1次)
2> initialize是类第一次接收到消息的时候调用,每一个类只会initialize一次(父类的initialize方法可能会被调用多次)

load、initialize的调用顺序?
1.load
1> 先调用类的load
a) 先编译的类,优先调用load
b) 调用子类的load之前,会先调用父类的load

2> 再调用分类的load
a) 先编译的分类,优先调用load

2.initialize
1> 先初始化父类
2> 再初始化子类(可能最终调用的是父类的initialize方法)

Category的底层结构
  • 定义在objc-runtime-new.h
![1653926-9251b2a971d7e77b.png](https://upload-images.jianshu.io/upload_images/5312796-6f289771904aaea7.png?imageMogr2/auto-orient/strip%7CimageView2/2/w/1240)
  • 源码解读顺序

  • objc-os.mm

    • _objc_init
    • map_images
    • map_images_nolock
  • objc-runtime-new.mm

    • _read_images
    • remethodizeClass
    • attachCategories
    • attachLists
    • realloc、memmove、 memcpy
Category的加载处理过程
  • 1.通过Runtime加载某个类的所有Category数据
  • 2.把所有Category的方法、属性、协议数据,合并到一个大数组中,后面参与编译的Category数据,会在数组的前面
  • 3.将合并后的分类数据(方法、属性、协议),插入到类原来数据的前面
合并方法图解
1653926-9251b2a971d7e77b.png
  • 代码例子佐证
// 原来的类和分类看Demo,这里就不列举出来了
// 开始调用
int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        // insert code here...
        Person *person = [[Person alloc] init];
        [person run];

//        objc_msgSend(person, @selector(run));
        [person test];

//        objc_msgSend(person, @selector(eat));
        [person eat];

        // 通过runtime动态将分类的方法合并到类对象、元类对象zhong
    }
    return 0;
}

运行结果

1653926-eca7fbc8a8f14077.png
1653926-bf8c79e9a4bbc99e.png

通过运行结果可知,分类方法会覆盖原来类对象方法,并且最后参与编译的会在调用顺序最前面。

+load方法

  • +load方法会在runtime加载类、分类时调用

  • 每个类、分类的+load,在程序运行过程中只调用一次

  • 调用顺序

    • 1.先调用类的+load
      • 按照编译先后顺序调用(先编译,先调用)
      • 调用子类的+load之前会先调用父类的+load
    • 2.再调用分类的+load
      • 按照编译先后顺序调用(先编译,先调用)
  • 代码例子及图解佐证

1653926-a8ef0cb282576eaa.png

通过打印结果,+load调用顺序符合上述提到的调用顺序

objc4源码解读过程:objc-os.mm
  • _objc_init

  • load_images

  • prepare_load_methods

    • schedule_class_load
    • add_class_to_loadable_list
    • add_category_to_loadable_list
  • call_load_methods

    • call_class_loads
    • call_category_loads
    • (*load_method)(cls, SEL_load)
  • +load方法是根据方法地址直接调用,并不是经过objc_msgSend函数调用


+ initialize方法讲解
  • +initialize方法会在类第一次接收到消息时调用
  • 调用顺序
    • 先调用父类的+initialize,再调用子类的+initialize
    • (先初始化父类,再初始化子类,每个类只会初始化1次)
objc4源码解读过程
  • objc-msg-arm64.s

    • objc_msgSend
  • objc-runtime-new.mm

    • class_getInstanceMethod
    • lookUpImpOrNil
    • lookUpImpOrForward
    • _class_initialize
    • callInitialize
    • objc_msgSend(cls, SEL_initialize)

项目例子佐证 -

  • 每个类都实现了+ initialize方法
1653926-f3eede268004eb62.png
  • 并不是每一个类都实现了+ initialize方法
1653926-c765bb647125a4bf.png
  • 先调用父类的+initialize,再调用子类的+initialize
  • (先初始化父类,再初始化子类,每个类只会初始化1次)

解析
1.[Student alloc]会调用+initialize方法,因为他有父类Person,所以先调用Person的+initialize方法,又因为分类在前面,所以调用了Person(Test2)的+initialize方法。但是他自己本身没有实现+initialize方法,所以会去父类查找,然后分类方法在前面,所以调用了Person(Test2)的+initialize方法。
2.[Teacher alloc]会调用+initialize方法,因为他有父类Person,所以先调用Person的+initialize方法,但是前面已经初始化过了,所以跳过,调用自己的+initialize方法,但是因为他自己没有实现+initialize方法,所以调用父类的+initialize方法,又因为分类方法在前面,所以调用Person(Test) +initialize方法。
3.[Person alloc],因为前面已经初始化过了,所以不会再调+initialize方法,所以这里不打印。

+initialize和+load的区别
  • +initialize是通过objc_msgSend进行调用的,所以有以下特点
    • 如果子类没有实现+initialize,会调用父类的+initialize(所以父类的+initialize可能会被调用多次)
    • 如果分类实现了+initialize,就覆盖类本身的+initialize调用

本文参考:
路飞_Luck (https://www.jianshu.com/p/07f7b96bb03f)
以及借鉴MJ的教程视频
非常感谢.


项目连接地址 - iOS-Category-load
项目连接地址 - iOS-Category-initialize

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