【iOS】分類、擴展、關聯對象

分類、擴展、關聯對象

前言
分類
擴展
擴展和分類的區別
關聯對象
- key的幾種用法
- 流程
總結

前言

最近的學習中筆者發現自己對于分類、擴展相關知識并不是很熟悉，剛好看源碼類的加載過程中發現有類擴展與關聯對象詳解。本篇我們來探索一下這部分相關知識，首先我們要記住擴展是編譯時就被添加在類中，而分類是在運行時才被整合到類信息中來的。

擴展

@interface Person ()@property (nonatomic, assign) NSInteger age;  // 私有屬性- (BOOL)validateAge;  // 私有方法聲明@end

這里我們將一個擴展直接使用Clang轉化位cpp文件，我們可以看到其直接被存儲到了成員變量表中，同時方法也直接被添加到了metholist中：

在這里插入圖片描述

故而擴展是在編譯階段與該類同時編譯的，是類的一部分。擴展中聲明的方法只能在該類的@implementation中實現。所以這也就意味著我們無法對系統的類使用擴展。

擴展和分類的區別

類別、分類

專門用來給類添加新的方法
不能給類添加成員屬性，添加了成員屬性也無法取到
- 注意：其實可以通過runtime 給分類添加屬性，即屬性關聯，重寫setter、getter方法
分類中用@property 定義變量，只會生成變量的setter、getter方法的聲明，不能生成方法實現和帶下劃線的成員變量

擴展

可以說成是特殊的分類，也可稱作匿名分類
可以給類添加成員屬性，但是是私有變量
可以給類添加方法，也是私有方法

關聯對象

這里我們來講解一下如何通過runtime來給分類添加屬性,這里主要分為兩部分：

通過objc_setAssociatedObject設值流程
通過objc_getAssociatedObject取值流程

在這里插入圖片描述

流程如上所示

我們先來看看取值流程：

objc_setAssociatedObject(id _Nonnull object, const void * _Nonnull key,id _Nullable value, objc_AssociationPolicy policy)

參數一：要關聯的對象，即為誰添加關聯屬性
參數二：標識符，方便下次查找
參數三：value
參數四：屬性的策略，即nonatomic、atomic、assign等，下面展示一下所有關聯對象的屬性類型：

在這里插入圖片描述

下面我們來看看objc_setAssociatedObject的源碼實現：

在這里插入圖片描述

下面我們進入_object_set_associative_reference源碼實現來看看：

void
_object_set_associative_reference(id object, const void *key, id value, uintptr_t policy)
{// This code used to work when nil was passed for object and key. Some code// probably relies on that to not crash. Check and handle it explicitly.// rdar://problem/44094390if (!object && !value) return;if (object->getIsa()->forbidsAssociatedObjects())_objc_fatal("objc_setAssociatedObject called on instance (%p) of class %s which does not allow associated objects", object, object_getClassName(object));//object封裝成一個數組結構類型，類型為DisguisedPtrDisguisedPtr<objc_object> disguised{(objc_object *)object};//相當于包裝了一下 對象object,便于使用// 包裝一下 policy - valueObjcAssociation association{policy, value};// retain the new value (if any) outside the lock.association.acquireValue();//根據策略類型進行處理bool isFirstAssociation = false;{//初始化manager變量，相當于自動調用AssociationsManager的析構函數進行初始化AssociationsManager manager;//并不是全場唯一，構造函數中加鎖只是為了避免重復創建，在這里是可以初始化多個AssociationsManager變量的AssociationsHashMap &associations(manager.get());//AssociationsHashMap 全場唯一if (value) {auto refs_result = associations.try_emplace(disguised, ObjectAssociationMap{});//返回結構為一個類對if (refs_result.second) {//判斷第二個存不存在，即bool值是否為true/* it's the first association we make */isFirstAssociation = true;}/* establish or replace the association */auto &refs = refs_result.first->second;//得到一個空的桶子，找到引用對象類型,即第一個元素的second值auto result = refs.try_emplace(key, std::move(association));//查找當前的key是否有association關聯對象if (!result.second) {//如果結果不存在association.swap(result.first->second);}} else {//如果傳的是空值，則移除關聯，相當于移除auto refs_it = associations.find(disguised);if (refs_it != associations.end()) {auto &refs = refs_it->second;auto it = refs.find(key);if (it != refs.end()) {association.swap(it->second);refs.erase(it);if (refs.size() == 0) {associations.erase(refs_it);}}}}}// Call setHasAssociatedObjects outside the lock, since this// will call the object's _noteAssociatedObjects method if it// has one, and this may trigger +initialize which might do// arbitrary stuff, including setting more associated objects.if (isFirstAssociation)object->setHasAssociatedObjects();// release the old value (outside of the lock).association.releaseHeldValue();//釋放
}

我們來看看這段源碼的實現過程：

首先檢查對象所屬類是否禁止關聯對象（系統類就不可以），若禁止則直接觸發崩潰
創建一個全局管理關聯對象的AssociationsManager管理類，并獲取唯一的全局靜態哈希Map:AssociationsHashMap
value是否存在：
若存在，通過try_emplace方法，創建一個空的ObjectAssociationMap去取查詢鍵值對
如果發現沒有這個 key 就插入一個空的 BucketT進去并返回true
通過setHasAssociatedObjects方法標記對象存在關聯對象即置isa指針的has_assoc屬性為true
用當前policy 和 value組成了一個ObjcAssociation替換原來BucketT 中的空
標記一下 ObjectAssociationMap 的第一次為 false

AssociationsManager

我們先來看看其源碼實現

在這里插入圖片描述

這里我們可以看到AssociationsHashMap從靜態變量中取出，所以全場唯一

下面我們來看看這AssociationsHashMap以及ObjectAssociationMap的定義

在這里插入圖片描述

這里先說一下DenseMap，這個東西時LLVM實現的高性能哈希表，支持快速插入、查找、刪除（筆者具體也不會）

先來看看ObjectAssociationMap，他對應的是一個對象的關聯屬性集合，通過健快速定位到具體的ObjcAssociation。

在這里插入圖片描述

? 這里展示一下該結構體內部包含的內容：關聯值的引用計數策略與實際值

再來看看AssociationsHashMap，這是一個全局管理所有對象的關聯屬性的集合，這里鍵為偽裝指針（DisguisedPtr），值為該對象關聯屬性表ObjectAssociationMap

這里附一張圖來講解這幾個表之間的關系

在這里插入圖片描述

下面來說一下這幾個map之間的聯系與不同：

AssociationsManager可以有很多個，但是AssociationsHashMap類型的map只能有一個，是通過AssociationsManager來獲取的
這個map中有很多個ObjectAssociationMap類型的map，在上文中的講解中，我們可以明白每個對象都有一個ObjcAssociation，所以每個對象都會有一個自己的ObjectAssociationMap類型的map

key的幾種用法

使用的get方法的@selector作為key

objc_setAssociatedObject(obj, @selector(getter), value, OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC)
objc_getAssociatedObject(obj, @selector(getter))

使用指針的地址作為key

static void *MyKey = &MyKey;
objc_setAssociatedObject(obj, MyKey, value, OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC)
objc_getAssociatedObject(obj, MyKey)

使用static作為key

static char MyKey;objc_setAssociatedObject(obj, &MyKey, value, OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC)
objc_getAssociatedObject(obj, &MyKey)

使用屬性名作為key

objc_setAssociatedObject(obj, @“property”, value, OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC);
objc_getAssociatedObject(obj, @“property”);

流程

設置關聯對象：
- 調用objc_setAssociatedObject
- AssociationsManager查找或創建與目標對象相關的ObjectAssociationMap
- 在ObjectAssociationMap中查找或創建對應的 ObjcAssociation。
- 將關聯值和存儲策略設置到 ObjcAssociation 中。
獲取關聯對象：
- 調用objc_setAssociatedObject
- AssociationsManager查找與目標對象相關的ObjectAssociationMap
- 在ObjectAssociationMap中查找對應的 ObjcAssociation。
- 返回ObjcAssociation中存儲的關聯值
移除關聯對象：
- 調用 objc_removeAssociatedObjects 或 objc_setAssociatedObject 設置為 nil。
- AssociationsManager 查找與目標對象相關的ObjectAssociationMap。
- 從 ObjectAssociationMap 中移除對應的 ObjcAssociation。
- 如果ObjectAssociationMap為空，可能會移除整個映射以釋放資源。