Category知识点-白红宇

1 、Category的简单应用

Category的使用非常频繁,他可以动态的为已经存在的类添加新的行为。当你不想对原类文件进行修改的时候，你就可以通过添加Category去定制自己需要的方法。这样，不需要访问其源代码、也不需要创建子类，Category使用简单的方式，实现了类的相关方法的模块化，把不同的类方法分配到不同的分类文件中，这样可以保证类的原原来的基础上，较小的改动就可以增加需要的功能。比如扩展系统提供的方法，扩展CocoaPod管理的方法时，我们会经常用到Category。

上example（我习惯将原理写在代码注释中，所以认真看哟，当然最后我也会做总结）：

创建MJPerson类和两个分类MJPerson+Test、MJPerson+Eat：

//MJPerson.h和MJPerson.m文件#import 
    
     @interface MJPerson : NSObject@property(nonatomic,strong)NSString *personName;@property(nonatomic,assign)int personAge;-(void)run;@end===============================================#import "MJPerson.h"@implementation MJPerson-(void)run{    NSLog(@"I can run");}@end复制代码

//MJPerson+Test.h和MJPerson+Test.m文件#import "MJPerson.h"@interface MJPerson (Test)-(void)test;@end===============================================#import "MJPerson+Test.h"@implementation MJPerson (Test)-(void)test{    NSLog(@"I can test");}@end复制代码

//MJPerson+Eat.h和MJPerson+Eat.m文件#import "MJPerson.h"@interface MJPerson (Eat)
    
     @property(nonatomic,strong)NSString *name;@property(nonatomic,assign)int age;-(void)eat;-(void)eat1;+(void)eat2;+(void)eat3;@end===============================================#import "MJPerson+Eat.h"@implementation MJPerson (Eat)- (void)setName:(NSString *)name{    self.personName = name;}- (void)setAge:(int)age{    self.personAge = age;}-(NSString *)name{    return self.personName;}-(int)age{    return self.personAge;}-(void)eat{    NSLog(@"I can eat");}-(void)eat1{    NSLog(@"实例方法eat1");}+(void)eat2{    NSLog(@"类方法eat2");}+(void)eat3{    NSLog(@"类方法eat3");}@end复制代码

//ViewController.m文件#import "ViewController.h"#import "MJPerson.h"#import "MJPerson+Test.h"#import "MJPerson+Eat.h"@interface ViewController ()@end@implementation ViewController- (void)viewDidLoad {    [super viewDidLoad];   }-(void)touchesBegan:(NSSet
    
      *)touches withEvent:(UIEvent *)event{    MJPerson *person = [[MJPerson alloc] init];//    这种方法调用的方式都是通过 objc_msgSend(对象名,@selector(方法名)) 来实现的    [person run];    [person test];    [person eat];    person.age = 10;    person.name = @"ychen3022";    NSLog(@"刚刚赋值的age: %d",person.age);    NSLog(@"刚刚赋值的name: %@",person.name);//    分类的实现原理//    给person发送一个消息:通过objc_msgSend(person,@selector(eat))//    发消息的这种机制又是怎么实现的呢？去哪里找到对应的方法呢？//    -(void)eat是个实例方法，存储在class(类对象)里面的，所以是给实例对象发送消息，通过isa指针找到这个class(类对象)，在class(类对象)的方法里面找到实例方法的实现(IMP)，然后进行调用    }- (void)didReceiveMemoryWarning {    [super didReceiveMemoryWarning];    // Dispose of any resources that can be recreated.}@end=========================================================打印结果：CategoryTest[2737:706571] I can runCategoryTest[2737:706571] I can testCategoryTest[2737:706571] I can eatCategoryTest[2737:706571] 刚刚赋值的age: 10CategoryTest[2737:706571] 刚刚赋值的name: ychen3022复制代码

2 、探究Category本质

使用clang编译命令行，把MJPerson+Eat.m文件转成.cpp文件

xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc MJPerson+Eat.m复制代码

从文件中，我们可以找到有个_category_t的结构体，如下：

struct _category_t {	const char *name; //类名，并不是category小括号里写的名字，而是类的名字	struct _class_t *cls; //cls要扩展的类对象，编译期间这个值是不会有的，在app被runtime加载时才会根据name对应到类对象	const struct _method_list_t *instance_methods; //存放这个category所有的对象方法列表	const struct _method_list_t *class_methods; //存放这个category所有的类方法列表	const struct _protocol_list_t *protocols; //存放这个category所有的协议列表	const struct _prop_list_t *properties; //存放这个category所有的属性列表};复制代码

同时，我们也可以找到MJPerson+Eat这个分类的数据内容（可以继续找到对应的详细内容，我就不贴代码了）

static struct _category_t _OBJC_$_CATEGORY_MJPerson_$_Eat __attribute__ ((used, section ("__DATA,__objc_const"))) = {	"MJPerson",	0, // &OBJC_CLASS_$_MJPerson,	(const struct _method_list_t *)&_OBJC_$_CATEGORY_INSTANCE_METHODS_MJPerson_$_Eat,	(const struct _method_list_t *)&_OBJC_$_CATEGORY_CLASS_METHODS_MJPerson_$_Eat,	(const struct _protocol_list_t *)&_OBJC_CATEGORY_PROTOCOLS_$_MJPerson_$_Eat,	(const struct _prop_list_t *)&_OBJC_$_PROP_LIST_MJPerson_$_Eat,};复制代码

通过上面的分析，我们可以感觉到Category被存储在这个结构体里的，那一直是存储在这里吗？调用的时候也是从这个结构体调用？带着疑问往下看：

从下载下来runtime的objc4-723源码，分析得出：在运行时初始化的时候，会加载项目中所有的类，并将Category中的内容附加到类对象中。所以当含有同样的方法名时，会优先调用分类中的方法(因为后添加进来先调用)。同是分类中的同名方法，谁后编译就调用谁的。

obje-runtime-new.mm文件中的部分代码如下：

// Attach method lists and properties and protocols from categories to a class.// Assumes the categories in cats are all loaded and sorted by load order, // oldest categories first.// 将方法列表、属性、协议从分类文件中附加到class（类对象）中static voidattachCategories(Class cls, category_list *cats, bool flush_caches){    if (!cats) return;    if (PrintReplacedMethods) printReplacements(cls, cats);    bool isMeta = cls->isMetaClass();    // fixme rearrange to remove these intermediate allocations    //定义里三个二维数组（方法数组、属性数组、协议数组），相当于分配了一块内存空间来存储这三类内容    method_list_t **mlists = (method_list_t **)        malloc(cats->count * sizeof(*mlists));    property_list_t **proplists = (property_list_t **)        malloc(cats->count * sizeof(*proplists));    protocol_list_t **protolists = (protocol_list_t **)        malloc(cats->count * sizeof(*protolists));    // Count backwards through cats to get newest categories first    int mcount = 0;    int propcount = 0;    int protocount = 0;    int i = cats->count;    bool fromBundle = NO;    // 通过循环，将某个类的所有分类文件中的方法列表、属性列表、协议列表都放到了mlists、proplists、protolists    while (i--) {        // 取出某个分类        auto& entry = cats->list[i];        // 取出分类中的方法        method_list_t *mlist = entry.cat->methodsForMeta(isMeta);        if (mlist) {            mlists[mcount++] = mlist;            fromBundle |= entry.hi->isBundle();        }        // 取出分类中的属性        property_list_t *proplist =             entry.cat->propertiesForMeta(isMeta, entry.hi);        if (proplist) {            proplists[propcount++] = proplist;        }        // 取出分类中的协议        protocol_list_t *protolist = entry.cat->protocols;        if (protolist) {            protolists[protocount++] = protolist;        }    }    auto rw = cls->data();    prepareMethodLists(cls, mlists, mcount, NO, fromBundle);    //将所有分类的对象方法附加到class（类对象）的方法列表中    rw->methods.attachLists(mlists, mcount);    free(mlists);    if (flush_caches  &&  mcount > 0) flushCaches(cls);    //将所有分类的属性附加到class（类对象）的属性列表中    rw->properties.attachLists(proplists, propcount);    free(proplists);    //将所有分类的协议附加到class（类对象）的协议列表中    rw->protocols.attachLists(protolists, protocount);    free(protolists);}复制代码

通过上面的分析，我们可以知道：在编译阶段，Category的底层结构是struct category_t，里面存储了该分类文件中的数据（方法、属性、协议等）。在程序运行时候，通过runtime加载某个类的所有Category数据，把该类对应的所有Category数据合并到一个大数组中。最后，将合并后的Category数据插入到该类原来数据的前面。

3、总结

<1>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）

<2>Category和Class Extension的区别是什么？

扩展是在编译的时候，它的数据就已经包含在类信息中，分类是在运行时，才会将数据合并到类信息中

分类中原则上只能增加方法（能添加属性的的原因只是通过runtime解决无setter/getter的问题而已）

扩展不仅可以增加方法，还可以增加实例变量（或者属性），只是该实例变量默认是@private类型（使用范围只能在自身类，而不是子类或其他地方）

扩展中声明的方法没被实现，编译器会报警，但是类别中的方法没被实现编译器是不会有任何警告的。这是因为扩展是在编译阶段被添加到类中，而类别是在运行时添加到类中

扩展不能像类别那样拥有独立的实现部分（@implementation部分），也就是说，扩展所声明的方法必须依托对应类的实现部分来实现

定义在 .m 文件中的扩展方法为私有的，定义在 .h 文件（头文件）中的类扩展方法为公有的。扩展是在 .m 文件中声明私有方法的非常好的方式

<3>Category中能定义属性吗？ 是可以的，但是分类可以用@property来添加属性，此种方式会自动生成对应属性的set和get方法的声明，但是没有set和get方法的实现，也不会自动生成带有“_”的属性。如上example所示，我们必须在MJPerson+Eat.m中对属性age、name的get、set方法进行重写，而且是对其原来的类MJPerson的属性personAge和personName进行赋值的，否则会报错。