iOS_Extension、Category、load、initialize

文章目录

• Extension、Category、load、initialize
  • 一、Extension 延展
    • 定义：
    • 使用：
  • 二、Category 类别
    • 定义：
    • 使用：
  • 三、+[load](https://developer.apple.com/documentation/objectivec/nsobject/1418815-load?language=occ)
    • 定义：
    • 使用：
  • 四、+[initialize](https://developer.apple.com/documentation/objectivec/nsobject/1418639-initialize)
    • 定义：
    • 使用：
  • 五、灵魂拷问

Extension、Category、load、initialize

一、Extension 延展

定义：

​ Extension（也叫：扩展/延展/匿名分类），可以声明属性、方法和成员变量。

​ 创建Extension的文件的话，只会生成一个.h文件，或者可以寄生于类的.m文件中。如：

// MOPerson_xxx.h 或 MOPerson.m
@interface MOPerson()
@property (nonatomic, copy, readwrite) NSString *name;
@end

使用：

​ 一个属性可以在.h文件中声明为只读的，在.m文件的Extension中声明为可写的，从而实现对数据的保护。

二、Category 类别

定义：

​ Category（也叫：类别/分类/类目），无需继承即可为类新增方法和协议，不需要获取源代码。

​ Category的名字不能重复，否则会报错

​ 如果与原有类方法重名：在方法列表中Category的方法会排在类原有方法的前面，从而有“覆盖”了原类方法的错觉。（所以尽量不起同名的方法，除非是故意想覆盖）

​ Category中声明的属性，只会生成setter和getter的声明，不会实现setter、getter和成员变量 如：

// MOPerson+Fitness.h
@interface MOPerson (Fitness)
- (void)fit_run();
- (void)fit_swim();
@end
// MOPerson+Fitness.m
@implementation MOPerson (Fitness)
- (void)fit_run() { ... }
- (void)fit_swim() { ... }
@end

使用：

• 当一个大型的类功能繁多时，可以将不同的功能分在不同的分类中实现，进而可以按需引入不同的Category，优化代码；有助于提高可维护性，简化单个文件的管理
• 当需要扩展系统类时。（如：NSString、NSArray、NSNumber等，因为系统本身不提倡使用继承去扩展方法，所以这些类内部实现对继承有所限制）
• 模拟多继承（另外可以模拟多继承的还有protocol）
• 把framework的私有方法公开

三、+load

定义：

​ 程序启动装载类信息的时候（main函数之前，初始化runtime之后，加入runtime之前）仅调用一次，不会自动继承（复写也无需加[super load]），系统自动调用（无须手动调用）。

​ 调用顺序：父类->子类->分类，类/不同的分类 的执行顺序，跟Targets->Build Phases->**Compile Sources**中出现的一致，前提要遵循父类先调用（所有Category的load在类的load之后调用）。

使用：

​ 方法交换method swizzling；尽量不要在load方法里做耗时的操作，否则会增加app的启动时间，降低用户体验。

四、+initialize

定义：

​ 在该类第一次接收到消息之前（惰性）以线程安全（加锁）的方式调用，其他的消息会等待initialize完成。系统自动调用（无须手动调用）。

调用顺序：

• 父类的会比子类的先执行（所以复写也无需加[super initialize]）
• 子类未实现：调用父类的（继承思想），在此之前父类的已经被调用了一次，所以父类的可能会被调用多次
• 分类实现了：调用分类的（会覆盖当前类的）

使用：

​ 如果想防止父类的initialize被调用多次，可以实现如下：

+ (void)initialize {
  if (self == [ClassName self]) {
    // ... do the initialization ...
  }
}

​ 因为initialize是以阻塞方式调用的，所以将initialize实现限制在所需的最小工作量是很重要的，特别是获取其他类需要的锁代码时，容易导致死锁！因此，不应该依赖initialize进行复杂的初始化。

​ 可以做一些简单的初始化工作，如：初始化 全局变量 或 静态变量（整个类共用的数据）；

五、灵魂拷问

1、Category和Extension是什么？两者的区别？

• Category有名字，Extension没有
• Category声明的属性，不会自动生成ivar、setter、getter
• Extension可以添加实例变量，Category不可以
• Extension在编译时，其数据就包含在类信息中；Category在运行时，才会将数据合并到类信息中
• Extension不能像Category那样拥有独立的**@implementation部分。也就是说Extension声明的方法必须依托对应类的@implementation**部分实现。

2、为什么Category可以添加属性和方法，却不能添加成员变量？

Class结构体如下：

struct objc_class {
  Class isa;
	...
  struct objc_ivar_list *ivars; // 成员变量链表
  struct objc_method_list **methodLists; // 方法定义的链表
  struct objc_cache *cache; // 方法缓存
  struct objc_protocol_list *protocols; // 协议链表
} OBJC2_UNAVAILABLE;

Category结构体如下：

  typedef struct category_t {
  const char *name; // class类名
  classref_t cls;  // 类对象地址
  struct method_list_t *instanceMethods; // 对象方法
  struct method_list_t *classMethods; // 类方法
  struct protocol_list_t *protocols; // 协议
  struct property_list_t *instanceProperties; // 属性
} category_t;

​ 现象：添加成员变量，会报错：build failure

​ 原因：类的内存布局在编译时期就已经确定了，而Category是由runtime（运行时）才加载的。分类不是类没有自己的isa，只会将自己的methodattach到主类，并不会影响到主类的IvarList`。

​ ivars是指向名为objc_ivar_list的结构体的指针（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）；而methodLists是一个指针，它指向另一个指针，另一个指针指向名为objc_method_list的结构体（可以修改另一个指针，即*methodLists的值来增加成员方法，虽不能扩展methodLists指向的内存区域，却可以改变这个内存区域的值）；Runtime时objc_class结构体的大小是固定的，不能往其中添加数据，只能修改。

​ 虽然说runtime有一个 lass_addIvar() 添加成员变量的方法，但是只能在“构建一个类的过程中”调用。一但完成类定义，就不能再添加成员变量了。而分类是在运行时才加载，所以分类不能add

3、继承Inherit和分类Category在实现中有和区别？（耦合度）

​ 分类Category：

• 允许开发者在不改动原有类的情况下，对该类进行扩展使用，是对一个功能完备的类的一种补充；

​ 继承Inherit：

• 耦合度比较高，依赖父类，要求对父类的工作流程相对熟悉；
• 如果继承体系太复杂会导致整个系统混乱难以维护。
• 当需要扩展的方法与原方法同名时，并且需要调用父类的同名方法，则需要用继承；（因为分类的同名方法会覆盖原方法的实现，进而访问不到原方法。）

4、系统是怎么实现Category的？Category是如何附加到主类上面的？

​ Category的实现结构上文有给出，作用时机：runtime初始化时，会查询分类，合并分类的方法、属性、协议等，并将分类的东西和原类的合并到一起（把原类的东西后移，将分类的放在前面）。

具体过程可以看这篇文章：iOS底层原理总结 - Category的本质

5、Category为什么只能加方法，而不能加属性？

​ 可以添加属性，只是系统不会自动为Category中的属性实现setter和getter方法；因为不能添加实例变量，所以需要通过runtime动态绑定的方式，实现setter和getter方法。

6、Category有load方法吗？load方法是什么时候调用的？load方法能继承吗？

​ Category有load方法，load方法在程序启动装载类信息的时候（main函数之前，初始化runtime之后）调用，仅调用一次。不会自动继承，但是可以继承（自己在Category的load方法里，调用父类的load方法/子类的load方法；但感觉还是没必要，因为在此之前它们都会被调用，还是看具体需求吧~）

7、method swizzling方法交换写在load还是initialize里？为什么？

​ 写在load，程序启动加载类信息的时候调用，仅调用一次。如果写在initialize，可能会被调用多次，或者一次都没调用。为了安全起见，在load中实现method swizzling也要做唯一性判断：（如：防止子类有调用[super load]的情况）

+ (void)load {
  static dispatch_once_t onceToken;
  dispatch_once(&onceToken, ^{
    // doSomething
  });
}

参考：

官网文档：load()、initialize() iOS底层原理总结 - Category的本质 （源码底层实现，数据结构，怎么attach到原类上） 深入理解Objective-C：Category（美团技术团队的文章） 深入详解 iOS的 +load和+initialize