前言

我们都知道 category 可以为某个类来添加方法，但是是否可以添加属性呢？如何添加？

category 分析

category 可以为我们重写类的方法，但是我们如果通过他来添加属性，会发生什么

首先，我们创建了一个 Person 类。当前此类只有一个属性 name，而当我们声明一个属性的时候，实际上是生成了一个成员变量和它的 set get 方法，这样我们在使用的时候才能正常的拿到对应的值。

image.png

那么当我们在 category 里声明这个属性的时候，能否同样给我们生成这些内容呢？

我们创建一个 Person 的 category 并为它添加一个属性 age ， 然后我们来为这个 age 赋值。

image.png image.png

可以发现我们的程序崩溃了，崩溃堆栈信息如下：

2021-09-14 16:40:31.808475+0800 CategroyTest[40231:1531935] Hello, World!
2021-09-14 16:40:31.811430+0800 CategroyTest[40231:1531935] -[Person setAge:]: unrecognized selector sent to instance 0x10063cc60
2021-09-14 16:40:31.814593+0800 CategroyTest[40231:1531935] *** Terminating app due to uncaught exception 'NSInvalidArgumentException', reason: '-[Person setAge:]: unrecognized selector sent to instance 0x10063cc60'
*** First throw call stack:
(
    0   CoreFoundation                      0x00007fff2066a83b __exceptionPreprocess + 242
    1   libobjc.A.dylib                     0x00007fff203a2d92 objc_exception_throw + 48
    2   CoreFoundation                      0x00007fff206ed34d -[NSObject(NSObject) __retain_OA] + 0
    3   CoreFoundation                      0x00007fff205d28cb ___forwarding___ + 1448
    4   CoreFoundation                      0x00007fff205d2298 _CF_forwarding_prep_0 + 120
    5   CategroyTest                        0x0000000100003e7c main + 92
    6   libdyld.dylib                       0x00007fff20512f3d start + 1
)
libc++abi: terminating with uncaught exception of type NSException
*** Terminating app due to uncaught exception 'NSInvalidArgumentException', reason: '-[Person setAge:]: unrecognized selector sent to instance 0x10063cc60'
terminating with uncaught exception of type NSException

使用 .age 时崩溃如下

2021-09-14 16:44:33.699452+0800 CategroyTest[40267:1535013] Hello, World!
2021-09-14 16:44:33.699984+0800 CategroyTest[40267:1535013] -[Person age]: unrecognized selector sent to instance 0x10482c1c0
2021-09-14 16:44:33.700674+0800 CategroyTest[40267:1535013] *** Terminating app due to uncaught exception 'NSInvalidArgumentException', reason: '-[Person age]: unrecognized selector sent to instance 0x10482c1c0'
*** First throw call stack:
(
    0   CoreFoundation                      0x00007fff2066a83b __exceptionPreprocess + 242
    1   libobjc.A.dylib                     0x00007fff203a2d92 objc_exception_throw + 48
    2   CoreFoundation                      0x00007fff206ed34d -[NSObject(NSObject) __retain_OA] + 0
    3   CoreFoundation                      0x00007fff205d28cb ___forwarding___ + 1448
    4   CoreFoundation                      0x00007fff205d2298 _CF_forwarding_prep_0 + 120
    5   CategroyTest                        0x0000000100003e77 main + 87
    6   libdyld.dylib                       0x00007fff20512f3d start + 1
)
libc++abi: terminating with uncaught exception of type NSException
*** Terminating app due to uncaught exception 'NSInvalidArgumentException', reason: '-[Person age]: unrecognized selector sent to instance 0x10482c1c0'
terminating with uncaught exception of type NSException

通过堆栈信息我们可以发现，我们虽然可以使用这个属性，但实际上这个属性并没有生成对应的 set get 方法, 所以会产生崩溃。

如何正确的给类添加属性

这个时候我们就需要使用到 runtime api 为我们提供的一套机制

/** 
 * Sets an associated value for a given object using a given key and association policy.
 * 
 * @param object The source object for the association.
 * @param key The key for the association.
 * @param value The value to associate with the key key for object. Pass nil to clear an existing association.
 * @param policy The policy for the association. For possible values, see “Associative Object Behaviors.”
 * 
 * @see objc_setAssociatedObject
 * @see objc_removeAssociatedObjects
 */
OBJC_EXPORT void
objc_setAssociatedObject(id _Nonnull object, const void * _Nonnull key,
                         id _Nullable value, objc_AssociationPolicy policy)
    OBJC_AVAILABLE(10.6, 3.1, 9.0, 1.0, 2.0);

/** 
 * Returns the value associated with a given object for a given key.
 * 
 * @param object The source object for the association.
 * @param key The key for the association.
 * 
 * @return The value associated with the key \e key for \e object.
 * 
 * @see objc_setAssociatedObject
 */
OBJC_EXPORT id _Nullable
objc_getAssociatedObject(id _Nonnull object, const void * _Nonnull key)
    OBJC_AVAILABLE(10.6, 3.1, 9.0, 1.0, 2.0);

/** 
 * Removes all associations for a given object.
 * 
 * @param object An object that maintains associated objects.
 * 
 * @note The main purpose of this function is to make it easy to return an object 
 *  to a "pristine state”. You should not use this function for general removal of
 *  associations from objects, since it also removes associations that other clients
 *  may have added to the object. Typically you should use \c objc_setAssociatedObject 
 *  with a nil value to clear an association.
 * 
 * @see objc_setAssociatedObject
 * @see objc_getAssociatedObject
 */
OBJC_EXPORT void
objc_removeAssociatedObjects(id _Nonnull object)
    OBJC_AVAILABLE(10.6, 3.1, 9.0, 1.0, 2.0);

objc_setAssociatedObject

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

这个方法是添加关联对象。

参数一：指我们为谁来添加关联对象，因为我们是在 category 中写的，是为 person 添加对象，所以此处直接写 self 即可。
参数二：指的是我们存储值得时候对应的 Key 是什么，当我们需要添加多个属性时，需要用 key 来做区分，所以我们要保证 key 值唯一，这样添加多个属性才能区分我们取得的哪个属性的值。我们可以通过定义变量取其地址来定义

static const void* kAge = &kAge;
或者
static const char kAge;  // 使用的时候直接使用 &kAge, char 相比地址更节省内存。

参数三：指的是我们需要关联的值是哪个？当前我们为 age 添加，所以此处写 age 即可，此处需要使用对象，所以我们使用 @(age);
参数四：指的是关联策略，其实就是我们对象写属性时的内存管理策略，此处我们用 OBJC_ASSOCIATION_ASSIGN

typedef OBJC_ENUM(uintptr_t, objc_AssociationPolicy) {
    OBJC_ASSOCIATION_ASSIGN = 0,           /**< Specifies a weak reference to the associated object. */
    OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC = 1, /**< Specifies a strong reference to the associated object. 
                                            *   The association is not made atomically. */
    OBJC_ASSOCIATION_COPY_NONATOMIC = 3,   /**< Specifies that the associated object is copied. 
                                            *   The association is not made atomically. */
    OBJC_ASSOCIATION_RETAIN = 01401,       /**< Specifies a strong reference to the associated object.
                                            *   The association is made atomically. */
    OBJC_ASSOCIATION_COPY = 01403          /**< Specifies that the associated object is copied.
                                            *   The association is made atomically. */
};

完整代码如下：

Person+Test.h

#import "Person.h"

NS_ASSUME_NONNULL_BEGIN

@interface Person (Test)

@property (nonatomic,assign) int age;

@end

NS_ASSUME_NONNULL_END

Person+Test.m

#import "Person+Test.h"
#import <objc/runtime.h>

const void* kAge = &kAge;
@implementation Person (Test)

- (void)setAge:(int)age{
    objc_setAssociatedObject(self, kAge, @(age), OBJC_ASSOCIATION_ASSIGN);
}

- (int)age{
    return [objc_getAssociatedObject(self, kAge) intValue];
}
@end

这个时候可以看出我们已经可以正常运行了

image.png

原理解读

Q:通过 category 存储的内容是否会存储到原有对象的数据结构中？如果存储的？
A:不会影响原来结构

通过查看 runtime 源码可以发现，重要的类和数据结构有下面几个

AssociationsManager
AssocaitionsHashMap
AssociationsMap
ObjectAssociation

通过 AssociationsManager 来管理 AssocaitionsHashMap，
而 AssocaitionsHashMap 中则以 object 为 key，AssociationsMap 为 Value，
AssociationsMap 则以我们传入的 key 为 key， ObjectAssociation 为 value，
ObjectAssociation 中则存储了我们传入的 value 和内存管理规则。

其他

objc_removeAssociatedObjects 会移除所有关联对象，如果只需要单独移除某个只要在 objc_setAssociatedObject 时 value 为 nil 即可。