iOS的 +load 和 +initialize 比较

2018-06-25 本文已影响27人小千

该文为load和initialize方法的简单记录，部分总结自如下文章，感谢作者分享：

+load方法

load方法的特点

当类或者类别加入Runtime中时（就是被引用的时候）就会执行 load 方法。
1. 父类先于子类执行；
2. 子类未实现，不会调用父类的 load 方法；
3. 同级别有多个类时（如 B、B1类都继承于A类），则其 load 方法执行顺序 依赖于 Compile Sources 中的顺序；
4. 类的 load 方法先于类别执行，无论类别是哪个类的；
5. 有多个类别，无论类别是哪个类的，其执行顺序都 依赖于 Compile Sources 中的顺序。

demo验证特点

有如下几个类，他们的关系是：
XQC 类继承于 XQB 类；而 XQB 类继承于 XQA 类。

1、在每个类的 .m 文件中，添加如下代码，来观察执行顺序：

+(void)load
{
    NSLog(@"%s",__FUNCTION__);
}

输出结果如下，符合特点 父类先于子类执行

2018-06-25 15:52:53.469527+0800 TestLoadFunc[11712:298527] +[XQA load]
2018-06-25 15:52:53.471045+0800 TestLoadFunc[11712:298527] +[XQB load]
2018-06-25 15:52:53.471453+0800 TestLoadFunc[11712:298527] +[XQC load]

2、屏蔽 XQB 类中的 load方法，输出结果如下，符合特点 子类未实现，不会调用父类的 load 方法。

2018-06-25 15:52:53.469527+0800 TestLoadFunc[11712:298527] +[XQA load]
2018-06-25 15:52:53.471453+0800 TestLoadFunc[11712:298527] +[XQC load]

3、还原 XQB 类中的 load 方法，添加XQB1类，继承于XQA,类，并且为XQB1类添加 load 方法。
输出结果如下：

2018-06-25 16:05:42.086176+0800 TestLoadFunc[11873:311360] +[XQA load]
2018-06-25 16:05:42.086941+0800 TestLoadFunc[11873:311360] +[XQB1 load]
2018-06-25 16:05:42.087752+0800 TestLoadFunc[11873:311360] +[XQB load]
2018-06-25 16:05:42.088013+0800 TestLoadFunc[11873:311360] +[XQC load]

查看Compile Sources中的顺序为 XQB1 类在 XQB 类之前，所以符合特点 同级别有多个类时，则其load方法执行顺序依赖于 Compile Sources 中的顺序。

屏幕快照 2018-06-25 下午4.08.10.png

4、分别为 XQA、XQB、XQC类添加对应的类别 XQA+ACategory、XQB+BCategory、XQB+BCategory，分别为类别添加 load 方法，来观察执行顺序：

2018-06-25 16:05:42.086176+0800 TestLoadFunc[11873:311360] +[XQA load]
2018-06-25 16:05:42.086941+0800 TestLoadFunc[11873:311360] +[XQB1 load]
2018-06-25 16:05:42.087752+0800 TestLoadFunc[11873:311360] +[XQB load]
2018-06-25 16:05:42.088013+0800 TestLoadFunc[11873:311360] +[XQC load]
2018-06-25 16:05:42.088123+0800 TestLoadFunc[11873:311360] +[XQC(CCategory) load]
2018-06-25 16:05:42.088309+0800 TestLoadFunc[11873:311360] +[XQA(ACategory) load]
2018-06-25 16:05:42.088408+0800 TestLoadFunc[11873:311360] +[XQB(BCategory) load]

而查看Compile Sources中的顺序为：

屏幕快照 2018-06-25 下午4.14.07.png

所以，符合特点
类的 load 方法先于类别执行，无论类别是哪个类的。
和
有多个类别，无论类别是哪个类的，其执行顺序都依赖于 Compile Sources 中的顺序。

load 本质

load 方法是在运行时被执行的（main函数之前），其调用栈如下（可断点调试）：

_ load_images  

//加载类和类别的load方法
└── load_images_nolock 

    //执行所有load方法
    └── call_load_methods

而在 load_images_nolock 方法中，则调用了 prepare_load_methods，其执行了两个方法：

_ prepare_load_methods  

//先将需要执行 load 的 class 添加到一个全局列表里 （loadable_class）
└── schedule_class_load 

    //然后将需要执行 load 的 category 添加到另一个全局列表里（loadable_category）
    └── add_category_to_loadable_list

而在 schedule_class_load 方法中，确保先将父类添加到列表中。

static void schedule_class_load(class_t *cls)
{
    assert(isRealized(cls));  // _read_images should realize

    if (cls->data->flags & RW_LOADED) return;

    //确保先将父类添加到全局列表里 （loadable_class）
    class_t *supercls = getSuperclass(cls);
    if (supercls) schedule_class_load(supercls);

    //再将当前类添加到全局列表里 （loadable_class）
    add_class_to_loadable_list((Class)cls);
    changeInfo(cls, RW_LOADED, 0); 
}

然后，在执行 call_load_methods 方法时：

_ call_load_methods  

//先遍历 loadable_classes 列表中的类，执行 load  方法。
└── call_class_loads 

    //然后再遍历 loadable_category 列表中的分类 ，执行 load  方法。
    └── call_category_loads

而且在 call_class_loads 中，执行load方法的代码为：

// Call all +loads for the detached list.
    for (i = 0; i < used; i++) {
        Class cls = classes[i].cls;
        IMP load_method = classes[i].method;
        if (!cls) continue; 

        if (PrintLoading) {
            _objc_inform("LOAD: +[%s load]\n", _class_getName(cls));
        }
        (*load_method) ((id) cls, SEL_load);
    }

所以由上可知，load 方法的本质：直接执行函数指针。

所以，load 方法不会执行发送消息objc_msgSend那一套流程，这也解释了，为何子类、分类的load 方法不会覆盖父类的load 方法。

+initialize 方法

initialize方法的特点

在类、或者其子类，接收到第一条消息之前被执行。

1. 类引入项目，但未使用，则不会执行；
2. 父类先于子类执行；（同 load方法特点）
3. 子类未实现，则 会调用 父类的initialize方法；
4. 类的分类实现了 initialize方法，则 会覆盖 类中的 initialize方法；
5. 类存在多个分类，且都实现了 initialize 方法，则依赖于 Compile Sources 中的顺序，执行顺序中 最后一个分类 的 initialize 方法。

demo验证特点

有如下几个类，他们的关系是：
XQC 类继承于 XQB 类；而 XQB 类继承于 XQA 类。

1、在每个类的 .m 文件中，添加如下代码，来观察执行顺序：

+ (void)initialize{
     NSLog(@"%s",__FUNCTION__);
}

运行后，无任何打印信息。
符合特点，引入项目，没有使用，不会执行

2、然后初始化一个 XQC 类的对象：[XQC new];
运行后，输出结果为：


2018-06-25 17:06:13.430962+0800 TestLoadFunc[12333:367505] +[XQA initialize]
2018-06-25 17:06:13.431099+0800 TestLoadFunc[12333:367505] +[XQB initialize]
2018-06-25 17:06:13.431350+0800 TestLoadFunc[12333:367505] +[XQC initialize]

符合特点：父类先于子类执行

3、屏蔽 XQC 类的initialize方法，并将 XQB 类的initialize方法改为：

+ (void)initialize{
    NSLog(@"%@ %s",self,__FUNCTION__);
}

运行发现打印为：


2018-06-25 17:17:27.425518+0800 TestLoadFunc[12486:377950] +[XQA initialize]
2018-06-25 17:17:31.276542+0800 TestLoadFunc[12486:377950] XQB +[XQB initialize]
2018-06-25 17:17:35.670737+0800 TestLoadFunc[12486:377950] XQC +[XQB initialize]

可以看出，打印了两次 +[XQB initialize]，按照官方解释

The superclass implementation may be called multiple times if subclasses do not implement initialize—the runtime will call the inherited implementation—or if subclasses explicitly call [super initialize]. If you want to protect yourself from being run multiple times, you can structure your implementation along these lines:

+ (void)initialize {
  if (self == [ClassName self]) {
    // ... do the initialization ...
  }
}

分析原因：因为 XQC 类继承自 XQB 类，子类未实现，则会调用父类的initialize方法，而XQB 类初始化时，第一次收到消息，也会调用自身的 initialize 方法，所以打印结果第一次是XQB 类调用了 initialize 方法，然后才是子类 XQC 类调用了 initialize 方法。

4、将XQC 类的initialize方法还原，为 XQB 类添加对应的类别 XQB+BCategory，并为类别添加initialize方法，运行来观察执行顺序：

2018-06-25 17:30:02.710611+0800 TestLoadFunc[12650:390749] +[XQA initialize]
2018-06-25 17:30:02.710751+0800 TestLoadFunc[12650:390749] +[XQB(BCategory) initialize]
2018-06-25 17:30:02.710855+0800 TestLoadFunc[12650:390749] +[XQC initialize]

符合特点：类的分类实现了 initialize方法，则会覆盖类中的 initialize方法。

5、再为 XQB 类添加一个类别 XQB+BCategory1，并为类别添加initialize方法，运行来观察执行顺序：

2018-06-25 17:37:19.533536+0800 TestLoadFunc[12734:397777] +[XQA initialize]
2018-06-25 17:37:19.533884+0800 TestLoadFunc[12734:397777] +[XQB(BCategory1) initialize]
2018-06-25 17:37:19.534419+0800 TestLoadFunc[12734:397777] +[XQC initialize]

观察Compile Sources 中的顺序为：

屏幕快照 2018-06-25 下午5.37.46.png
XQB+BCategory1.m 排在 XQB+BCategory.m 之后，所以符合特点：
类存在多个分类，且都实现了 initialize 方法，则依赖于 Compile Sources 中的顺序，执行顺序中 最后一个分类 的 initialize 方法

initialize 方法的本质

查看 _class_initialize 源码

__private_extern__ void _class_initialize(Class cls)
{
    Class supercls;
    BOOL reallyInitialize = NO;

    // Get the real class from the metaclass. The superclass chain 
    // hangs off the real class only.
    cls = _class_getNonMetaClass(cls);

    // Make sure super is done initializing BEFORE beginning to initialize cls.
    // See note about deadlock above.
    supercls = _class_getSuperclass(cls);
    if (supercls  &&  !_class_isInitialized(supercls)) {
        _class_initialize(supercls);
    }
    
    // Try to atomically set CLS_INITIALIZING.
    monitor_enter(&classInitLock);
    if (!_class_isInitialized(cls) && !_class_isInitializing(cls)) {
        _class_setInitializing(cls);
        reallyInitialize = YES;
    }
    monitor_exit(&classInitLock);
    
    if (reallyInitialize) {
        // We successfully set the CLS_INITIALIZING bit. Initialize the class.
        
        // Record that we're initializing this class so we can message it.
        _setThisThreadIsInitializingClass(cls);
        
        // Send the +initialize message.
        // Note that +initialize is sent to the superclass (again) if 
        // this class doesn't implement +initialize. 2157218
        if (PrintInitializing) {
            _objc_inform("INITIALIZE: calling +[%s initialize]",
                         _class_getName(cls));
        }

        ((void(*)(Class, SEL))objc_msgSend)(cls, SEL_initialize);

        if (PrintInitializing) {
            _objc_inform("INITIALIZE: finished +[%s initialize]",
                         _class_getName(cls));
        }        
        
        // Done initializing. 
        ......
}

分析源码：
1、优先执行父类的 initialize 方法。
通过 _class_getSuperclass取出父类，递归调用父类的 initialize 方法。

2、initialize 方法最终是通过 objc_msgSend 来执行的。

演示Demo

iOS的 +load 和 +initialize 比较

+load方法

load方法的特点

demo验证特点

load 本质

+initialize 方法

initialize方法的特点

demo验证特点

initialize 方法的本质

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