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Category 的一些事

2016-09-11  本文已影响848人  Tsui_YuenHong

新增实践部分：偏方 Hook 进某些方法来添加功能

Category - 简介

Category（类别）是 Objective-C 2.0 添加的新特性（十年前的新特性 😆）。其作用可以扩展已有的类， 而不必通过子类化已有类，甚至也不必知道已有类的源码，还有就是分散代码，使已有类的体积大大减少，也利于分工合作。

在苹果开源项目中，我们可以下载相关的源码来查看 category 的资料。

在 AFNetworking 和 SDWebImage 中也大量用到 category 来扩展已有类和分散代码。

关于 category 的定义可以在 objc-runtime-new.h 中找到。由其定义可以看出 category 可以正常实现功能有：添加实例方法、类方法、协议、实例属性。( 在后面的实践中，发现类属性也是可以添加的 )

struct category_t {
    const char *name;
    classref_t cls;
    struct method_list_t *instanceMethods;
    struct method_list_t *classMethods;
    struct protocol_list_t *protocols;
    struct property_list_t *instanceProperties;

    method_list_t *methodsForMeta(bool isMeta) {
        if (isMeta) return classMethods;
        else return instanceMethods;
    }

    property_list_t *propertiesForMeta(bool isMeta) {
        if (isMeta) return nil; // classProperties;
        else return instanceProperties;
    }
};

随便说一句，本文并不主要注重 category 的实现细节和工作原理。关于细节的方面可以看相关文章 深入理解Objective-C：Category 和 结合 category 工作原理分析 OC2.0 中的 runtime 。

Category - 能做什么

首先，我们先来创建一个 Person 类以及 Person 类的 category，可以看得出 category 的文件名就是 已有类名+自定义名。

// Person.h
@interface Person : NSObject

@property (nonatomic, copy) NSString *name;

+ (void)run;
- (void)talk;

@end

// Person.m
@implementation Person

// 原实例方法
- (void)talk{
    NSLog(@"\n我是原实例方法\n我是%@",self.name);
}

// 原类方法
+ (void)run{
    NSLog(@"\n我是原类方法\n我是跑得很快的的香港记者");
}

@end

// Person+OtherSkills.h
@interface Person (OtherSkills){
    //⚠️ instance variables may not be placed in categories
    //int i;
    //NSString *str;
}

// 添加实例属性
@property (nonatomic, copy) NSString *otherName;
// 添加类属性
@property (class, nonatomic, copy) NSString *clsStr;

// 重写已有类方法
+ (void)run;
- (void)talk;

// 为已有类添加方法
- (void)logInstProp;
+ (void)logClsProp;

// Person+OtherSkills.m
static NSString *_clsStr = nil;
static NSString *_otherName = nil;

@implementation Person (OtherSkills)

@dynamic otherName;

// 重写类方法
+ (void)run{
    // 警告⚠️ Category is implementing a method which will also be implemented by its primary class
    NSLog(@"\n我是重写方法\n我是跑得很快的的香港记者");
}

// 重写实例方法
- (void)talk{
    // 警告⚠️ Category is implementing a method which will also be implemented by its primary class
    NSLog(@"\n我是重写方法\n我是会谈笑风生的%@",self.otherName);
}

// 输出实例属性
- (void)logInstProp{
    NSLog(@"\n输出实例属性\n我是会谈笑风生的%@",self.otherName);
}

// 输出类属性
+ (void)logClsProp{
    NSLog(@"\n输出类属性\n我是会谈笑风生的%@",self.clsStr);
}

+ (NSString *)clsStr{
    return _clsStr;
}

+ (void)setClsStr:(NSString *)clsStr{
    _clsStr = clsStr;
}

- (NSString *)otherName{
    return _otherName;
}

- (void)setOtherName:(NSString *)otherName{
    _otherName = otherName;
}

创建完代码之后，下面我们来看看 category 到底能干什么。

顺便一提，我是在网上看到很多文章说 category 不能添加属性，这是说法是不对的，如 Person+OtherSkills.h 中就添加了一个 otherName 的属性。正确的说法应该是 category 不能添加实例变量，否则编译器会报错 instance variables may not be placed in categories。正常情况下，因为 category 不能添加实例变量，也会导致属性的 setter & getter 方法不能正常工作。（ 当然，可以利用 Runtime 为 category 动态关联属性，最后会介绍两种使 category 属性正常工作的方法）

category 可以为已有类添加实例属性。

如 Person+OtherSkills.h 中就添加了一个 otherName 的属性。可以出来能正常工作。

// 运行代码
Person *p1 = [[Person alloc] init];

// 实例属性
p1.otherName = @"小花";
[p1 logInstProp];

p1.otherName = @"小明";
[p1 logInstProp];

// 输出结果
2016-09-11 09:45:09.935 category[37281:1509791]
输出实例属性
我是会谈笑风生的小花
2016-09-11 09:45:09.936 category[37281:1509791]
输出实例属性
我是会谈笑风生的小明

category 可以为已有类添加类属性。

虽然，category_t 中是没有定义 clssProperties，但是根据实际操作却显示 category 的确可以为已有类添加类属性并且成功执行。我个人觉得是部分源码没有更新或者隐藏了😁，如果有知道原因的同学可以说一下

// 运行代码
Person.clsStr = @"小东";
[Person logClsProp];

// 输出结果
2016-09-11 09:45:09.936 category[37281:1509791]
输出类属性
我是会谈笑风生的小东

category 可以为已有类添加实例方法和类方法。

在上面的两个例子中已经体现了 category 可以为已有类添加实例方法和类方法。这里将讨论加入 category 重写了已有类的方法会怎么样，在创建的代码中我们已经重写了 run 和 talk 方法，那这时我们来调用看看。

// 运行代码
// 调用类方法
[Person run];
// 调用实例方法    
Person *p1 = [[Person alloc] init];
[p1 talk];

// 输出结果
2016-09-11 11:22:05.817 category[37733:1562534]
我是重写方法
我是跑得很快的的香港记者
2016-09-11 11:22:05.817 category[37733:1562534]
我是重写方法
我是会谈笑风生的(null)

可以看得出来，这时候无论是已有类中的类方法和实例方法都可以被 category 替换到其中的重写方法，即使我现在是没有导入 Person+OtherSkills.h 。这就带来一个很严重的问题，如果在 category 中不小心重写了已有类的方法将导致原方法无法正常执行。所以使用 category 添加方法时候请注意是否和已有类重名了，正如 《 Effective Objective-C 2.0 》 中的第 25 条所建议的：

在给第三方类添加 category 时添加方法时记得加上你的专有前缀

然而，因为 category 重写方法是并不是替换掉原方法，而是往已有类中继续添加方法，所以还是有机会去调用到原方法。这里利用 class_copyMethodList 获取 Person 类的全部类方法和实例方法。

// 获取 Person 的方法列表
unsigned int personMCount;
// 获取实例方法
//Method *personMList = class_copyMethodList([Person class], &personMCount);
// 获取类方法
Method *personMList = class_copyMethodList(object_getClass([Person class]), &personMCount);
NSMutableArray *mArr = [NSMutableArray array];

// 这里是倒序获取，所以 mArr 第一个方法对应的是 Person 类中最后一个方法
for (int i = personMCount - 1; i >= 0; i--) {

   SEL sel = NULL;
   IMP imp = NULL;

   Method method = personMList[i];
   NSString *methodName = [NSString stringWithCString:sel_getName(method_getName(method))
                                             encoding:NSUTF8StringEncoding];
   [mArr addObject:methodName];

   if ([@"run" isEqualToString:methodName]) {
       imp = method_getImplementation(method);
       sel = method_getName(method);
       ((void (*)(id, SEL))imp)(p1, sel); // 这里的 sel 有什么用呢 ?!
       //break;
   }
}

free(personMList);

其中输出的类方法和实例方法分别如下，显示原方法的确可以被调用。
不过我这里有个疑问，使用 imp 时第二个参数 sel 到底有什么用呢?

2016-09-11 11:52:44.795 category[37893:1582677]
我是原类方法
我是跑得很快的的香港记者
2016-09-11 11:52:44.796 category[37893:1582677]
我是重写方法
我是跑得很快的的香港记者
2016-09-11 11:52:44.796 category[37893:1582677] (
    run, // 原方法
    run, // 重写方法
    "setClsStr:",
    logClsProp,
    clsStr
)

2016-09-11 11:54:14.545 category[37927:1584029]
我是原实例方法
我是(null)
2016-09-11 11:54:14.545 category[37927:1584029]
我是重写方法
我是会谈笑风生的(null)
2016-09-11 11:54:14.545 category[37927:1584029] (
    "setName:",
    name,
    ".cxx_destruct",
    "setOtherName:",
    logInstProp,
    tanxiaofengsheng,
    otherName,
    talk, //原方法
    talk  //重写方法

category 可以为已有类添加协议。

这里先添加一个新的 category，负责处理他谈笑风生的行为，和写个协议让他上电视。

// Person+Delegate.h
#import "Person.h"

// 添加协议
@protocol PersonDelegate <NSObject>

- (void)showInTV;

@end

@interface Person (Delegate)

// 添加 delegate
@property (nonatomic, weak) id<PersonDelegate> delegate;

- (void)tanxiaofengsheng;

@end

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

@implementation Person (Delegate)

- (id<PersonDelegate>)delegate{
    return objc_getAssociatedObject(self, @selector(delegate));
}

- (void)setDelegate:(id<PersonDelegate>)delegate{
    objc_setAssociatedObject(self, @selector(delegate), delegate, OBJC_ASSOCIATION_ASSIGN);
}

- (void)tanxiaofengsheng{
    for (int i = 0 ; i < 10; i ++) {
        NSLog(@"谈笑风生...");
    }

    // 谈笑风生完就要上电视了
    if ([self.delegate respondsToSelector:@selector(showInTV)]) {
        [self.delegate showInTV];
    }
}

@end

在相应的代理里面添加 showInTV 的方法

// 运行代码
Person *p1 = [[Person alloc] init];
p1.delegate = self;

// 开始谈笑风生了
[p1 tanxiaofengsheng];

// ShowInTV 方法的实现
- (void)showInTV{
    UIImageView *imageView = [[UIImageView alloc] initWithFrame:CGRectMake(100, 100, 150, 150)];
    imageView.image = [UIImage imageNamed:@"naive.jpg"];
    [self.view addSubview:imageView];
}

这样就利用 category 为已有类添加了协议。

关于 category 的基本应用就介绍到这里了。下面就来分享一下 category 的实践中的使用。

Category - 实践

偏方：Hook 进某些方法来添加功能

一般来说，为原方法添加功能都是利用 Runtime 来 Method Swizzling。不过这里也有个奇淫技巧来实现同样的功能，例如我要在所有 VC 的 - (void)viewDidLoad 里面打印一个句话，就可以用 category 重写已有类的方法，因为 category 重写方法不是通过替换原方法来实现的，而是在原方法列表又增添一个新的同名方法，这就创造了机会给我们重新调用原方法了。

// 待 Hook 类
// ViewController.m 
// 待替换方法 无参
- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    [self testForHook:@"Hello World"];
    NSLog(@"执行原方法");
}

// 待替换方法 有参
- (void)testForHook:(NSString *)str1{
    NSLog(@"%@",str1);
}

// category 实现方法
// ViewController+HookOriginMethod.m 
// category 重写原方法
- (void)viewDidLoad {
    NSLog(@"HOOK SUCCESS! \n--%@-- DidLoad !",[self class]);
    IMP imp = [self getOriginMethod:@"viewDidLoad"];
    ((void (*)(id, SEL))imp)(self, @selector(viewDidLoad));
}

// category 重写原方法
- (void)testForHook:(NSString *)str1{
    NSLog(@"HOOK SUCCESS \n--%s-- 执行",_cmd);
    IMP imp = [self getOriginMethod:@"testForHook:"];
    ((void (*)(id, SEL, ...))imp)(self, @selector(testForHook:), str1);
}

// 获取原方法的 IMP
- (IMP)getOriginMethod:(NSString *)originMethod{
    // 获取 Person 的方法列表
    unsigned int methodCount;
    // 获取实例方法
    Method *VCMethodList = class_copyMethodList([self class], &methodCount);

    IMP imp = NULL;
    
    // 这里是倒序获取，所以 mArr 第一个方法对应的是 Person 类中最后一个方法
    for (int i = methodCount - 1; i >= 0; i--) {

        Method method = VCMethodList[i];
        NSString *methodName = [NSString stringWithCString:sel_getName(method_getName(method))
                                                  encoding:NSUTF8StringEncoding];

        if ([originMethod isEqualToString:methodName]) {
            imp = method_getImplementation(method);
            break;
        }
    }
    
    free(VCMethodList);
    return imp;
}

// 执行代码
// ViewController.m
- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    [self testForHook:@"Hello World"];
    NSLog(@"执行原方法");
}

// 输出结果
2016-09-12 23:00:15.887 category[63655:2375379] HOOK SUCCESS! 
--ViewController-- DidLoad !
2016-09-12 23:00:15.888 category[63655:2375379] HOOK SUCCESS 
--testForHook:-- 执行
2016-09-12 23:00:15.889 category[63655:2375379] Hello World
2016-09-12 23:00:15.889 category[63655:2375379] 执行原方法

查看输出结果，可以看得出来我们的 Hook 掉 viewDidLoad 来实现打印成功了。

UIButton 实现点击事件可以“传参”。

一般创建UIButton的时候都会使用 addTarget ...这个方法来为button添加点击事件，不过这个方法有个不好的地方就是无法传自己想要的参数。例如下面代码中声明了str，我的意图是点击button就使控制台或者屏幕显示str的内容。如果按照这样来写的我想到的解决办法就是将str设置为属性或者成员变量，不过这样都是比较麻烦而且不直观的（代码分散）。

NSString *str = @"hi";
UIButton *button = [[UIButton alloc] initWithFrame:CGRectMake(100, 250, 150, 100)];
button.backgroundColor = [UIColor redColor];
[button addTarget:self action:@selector(click:) forControlEvents:UIControlEventTouchDown];
[self.view addSubview:button];

// 点击事件
- (void)click:(UIButton *)button{
    ...    
}

我想到较好的解决办法应该在创建button，就为它设置具体的点击响应事件。实现方法就是为 UIButton 添加 block 属性或者添加可传入 block 的方法。具体代码如下：

// UIButton+Category.h
#import <UIKit/UIKit.h>

typedef void(^ActionHandlerBlock)(void);

@interface UIButton (Category)

// 点击响应的 block
@property (nonatomic, copy) ActionHandlerBlock actionHandlerBlock;

// 设置 UIButton 的点击事件
- (void)kk_addActionHandler: (ActionHandlerBlock )actionHandlerBlock ForControlEvents:(UIControlEvents )controlEvents;

@end

// UIButton+Category.m
#import "UIButton+Category.h"
#import <objc/runtime.h>

static const void *kk_actionHandlerBlock = &kk_actionHandlerBlock;

@implementation UIButton (Category)

- (void)kk_addActionHandler:(ActionHandlerBlock)actionHandler ForControlEvents:(UIControlEvents)controlEvents{

    // 关联 actionHandler
    objc_setAssociatedObject(self, kk_actionHandlerBlock, actionHandler, OBJC_ASSOCIATION_COPY_NONATOMIC);

    // 设置点击事件
    [self addTarget:self action:@selector(handleAction) forControlEvents:controlEvents];
}

// 处理点击事件
- (void)handleAction{

    ActionHandlerBlock actionHandlerBlock = objc_getAssociatedObject(self, kk_actionHandlerBlock);

    if (actionHandlerBlock) {
        actionHandlerBlock();
    }
}

- (ActionHandlerBlock)actionHandlerBlock{
    return objc_getAssociatedObject(self, @selector(actionHandlerBlock));
}

- (void)setActionHandlerBlock:(ActionHandlerBlock)actionHandlerBlock{
    objc_setAssociatedObject(self, @selector(actionHandlerBlock), actionHandlerBlock, OBJC_ASSOCIATION_COPY_NONATOMIC);
}

@end

那现在我们来看看调用的结果，例如我现在想要的点击事件是 button 颜色随机变换。


UIButton *button = [[UIButton alloc] initWithFrame:CGRectMake(100, 250, 150, 100)];
button.backgroundColor = [UIColor redColor];
[self.view addSubview:button];

// 1. 通过实例方法传入 block 来修改  
UIButton *button2 = [[UIButton alloc] initWithFrame:CGRectMake(100, 400, 150, 100)];
button2.backgroundColor = [UIColor redColor];
[button2 kk_addActionHandler:^{
   button.backgroundColor = [UIColor colorWithRed:arc4random_uniform(256) / 255.0 green:arc4random_uniform(256) / 255.0 blue:arc4random_uniform(256) / 255.0 alpha:1.0];
} ForControlEvents:UIControlEventTouchDown];
[self.view addSubview:button2];

// 2. 通过修改 block 属性来修改
UIButton *button3 = [[UIButton alloc] initWithFrame:CGRectMake(100, 550, 150, 100)];
button3.backgroundColor = [UIColor redColor];
button3.actionHandlerBlock = ^{
   button.backgroundColor = [UIColor colorWithRed:arc4random_uniform(256) / 255.0 green:arc4random_uniform(256) / 255.0 blue:arc4random_uniform(256) / 255.0 alpha:1.0];
};
[button3 addTarget:self action:@selector(click:) forControlEvents:UIControlEventTouchUpInside];
[self.view addSubview:button3];


// 响应事件
- (void)click:(UIButton *)button{
    if (button.actionHandlerBlock) {
        button.actionHandlerBlock();
    }
}
实现效果图

显然，方法1和方法2在这个例子中实现的效果是相同的。不过，在不同场合这两个方法适用的范围也不同。

  1. 直接调用实例方法传入 block 会使代码更加简洁和集中，但不适合 block 需要传值的情景。
  2. 相反，设置 block 属性要在 @selector() 中的方法中调用 block，比较麻烦，不过在需要的情况下可以传入合适的参数。

p.s. 以后会继续补充实践部分。

最后说一下，两种使 category 属性正常工作的方法：

  1. 因为 category 不能创建实例变量，那就直接使用静态变量，如最开始为 ohterName 和clsStr 属性设置 setter & getter的做法。

  2. 使用objc_setAssociatedObject，其中 key 的选择有以下几种，个人比较喜欢第四种。

    • static char *key1; // SDWebImage & AFNetworking 中的做法，比较简单，而且 &key1 肯定唯一。key 取 &key1
    • static const char * const key2 = "key2"; // 网上看到的做法，指针不可变，指向内容不可变，但是这种情况必须在赋值确保 key2 指向内容的值是唯一。key 取 key2。
    • static const void *key3 = &key3; // 最取巧的方法，指向自己是为了不创建额外空间，而 const 修饰可以确保无法修改 key3 指向的内容。key 取 key3。
    • key 取 @selector(属性名)，最方便，输入有提示，只要你确保属性名添加上合适的前缀就不会出问题。
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