Objective-C（四）Category

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一、概述

1.1 category简介

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。

可以把类的实现分开在几个不同的文件里面。这样做有几个显而易见的好处。

把不同的功能组织到不同的category里，减少单个文件的体积，且易于维护；

可以由多个开发者共同完成一个类；

可以按需加载想要的category；

声明私有方法；

不过除了apple推荐的使用场景，还衍生出了category的其他几个使用场景：

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

1.2 extension

extension被开发者称之为扩展、延展、匿名分类。extension看起来很像一个匿名的category，但是extension和category几乎完全是两个东西。

和category不同的是extension不但可以声明方法，还可以声明属性、成员变量。extension一般用于声明私有方法，私有属性，私有成员变量。

使用 extension 必须有原有类的源码。extension 声明的方法、属性和成员变量必须在类的主 @implementation 区间内实现，可以避免使用有名称的 category 带来的多个不必要的 implementation 段。

extension 很常见的用法，是用来给类添加私有的变量和方法，用于在类的内部使用。例如在 interface 中定义为 readonly 类型的属性，在实现中添加 extension，将其重新定义为 readwrite，这样我们在类的内部就可以直接修改它的值，然而外部依然不能调用 setter 方法来修改。

1.3 category与extension的区别

category和extension的区别来看，

extension可以添加实例变量，而category是无法添加实例变量的。

extension在编译期决议，是类的一部分，category则在运行期决议。extension在编译期和头文件里的@interface以及实现文件里的@implement一起形成一个完整的类，extension伴随类的产生而产生，亦随之一起消亡。

extension一般用来隐藏类的私有信息，你必须有一个类的源码才能为一个类添加extension，所以你无法为系统的类比如NSString添加extension，除非创建子类再添加extension。而category不需要有类的源码，我们可以给系统提供的类添加category。

extension和category都可以添加属性，但是category的属性不能生成成员变量和getter、setter方法的实现。

二、category编译期

首先，我们编写下面这些类，源码在：01-principle

重编译为C++代码：

以Study分类为例，看看C++中的结构体：

其中对应初始化中的部分结构体如下：

我们看到在编译期中针对分类中的，实例方法、类方法以及属性（假如有协议同样会生成，示例代码中未继承协议）都生成了对应的结构体。

最后形成的结构体就是上图中的_category_t：

三、category运行期

源码在：01-principle

3.1 分类在运行期做了什么

runtime会加载某个类的所有category数据；

将所有category的方法（对象方法、类方法）、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，会在合并数组的前面；

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；

下面我们从objc源码开始追踪这些结论的体现。

3.2 category_t结构体

3.3 源码导读

下面源码，我们以分类中的对象方法为例。其类方法、协议或属性，和对象方法处理流程类似，遵循同样的规律。

3.3.1 导读图

源码执行流程如下：

下面是分类方法合并到原类中的流程图：

3.3.2 核心流程

我们读取最核心重布局对象方法的环节：

a. 确定分类编译顺序

项目编译中，Compile Sources会决定分类编译顺序，下图中Study分类在前，Work分类在后。

b. 获取分类列表`cats`

得到列表，Study在前，Work在后。

cats = [
category_t (BFPerson+Study),
category_t (BFPerson+Work)
]

c. 将`cats`方法合并到`mlists`

将分类cats 倒序抽取出每个分类的方法，放入二维数组mlists中，此时Work对象方法在前：

mlists = [ [method_t work, method_t test], [method_t study, method_t test],]

d. `mlists`插入`rw`

将mlists方法插入rw对象方法列表method_array_t中

将rw原有方法列表[method_t test]移动到method_array_t最后；

将分类mlists方法拷贝到method_array_t头部。

e. 对象方法结果

最后，我们获得的rw中method_array_t为，这部分我们在 Objective-C（二）对象的本质及分类提到过二维数组的图如下：

method_array_t = [
[method_t work, method_t test], <-->BFPerson+Work
[method_t study, method_t test], <-->BFPerson+Study
[ method_t test], <-->BFPerson
]

3.3.3 核心源码截取

下面是抽取的部分源码：

3.3.3.1 分类方法处理

3.3.3.2 方法列表处理

然后开始重新编排rw中的方法列表：

参考

链接

Apple souce objc4

示例代码

01-principle