iOS-Category(分类)底层实现原理

OC中Category(分类或者类别)应用场景

为已经存在的类添加方法。可以在不修改原来类的基础上，为一个类扩展方法。最主要的应用：给系统自带的类扩展方法。

OC中Category的底层实现

• Category编译之后的底层结构是struct category_t(将分类OC代码转换为C\C++代码，可在C\C++代码里找到struct category_t结构体)，里面存储着分类的对象方法、类方法、属性、协议信息。当程序编译时会将Category中的这些信息存放到这个结构体中。结构体具体结构如下： iShot2021-12-05 13.31.32.png
• 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）。底层实现步骤如下
  1. 通过Runtime加载某个类的所有Category数据；
  2. 把所有Category的方法、属性、协议数据，合并到一个大数组中，后面参与编译的Category数据，会在数组的前面。
  3. 将合并后的Category分类数据（方法、属性、协议），插入到存放类(类对象、元类对象)原来数据的数组前面。
  4. 由于Category分类的数据（方法、属性、协议）在类数据数组的最前面，所以当调用原类、Category(分类)中同名的方法时，会优先调用Category(分类)中的方法，从而实现覆盖了类原本的方法。

OC中Category(分类)和Class Extension(扩展)的区别是什么？

• Class Extension类扩展在编译的时候，它的数据就已经包含在类信息中。类扩展一般写在.m文件中，主要用途将属性和方法私有化。
• Category是在运行时，利用Runtime运行时机制，将数据合并到类信息中。最主要的应用：给系统自带的类扩展方法。

OC中Category分类中load、initialize方法的调用的顺序？以及出现继承时他们之间的调用过程？

1. load、initialize方法的区别什么？

• 调用方式的区别：
  1. load方法是根据函数地址直接调用。
  2. initialize方法是通过objc_msgSend发消息调用。所以有以下特点：a. 如果子类没有实现+initialize，会调用父类的+initialize（所以父类的+initialize可能会被调用多次）。b. 如果分类实现了+initialize，就覆盖类本身的+initialize调用
• 调用时刻的区别：
  1. load方法是runtime加载类、分类的时候调用。每个类、分类的+load方法，在程序运行过程中只调用一次。
  2. initialize方法是类第一次接收到消息的时候调用，每一个类只会initialize实例化一次。

2. load、initialize方法在出现继承、Category分类时的调用顺序？

• load方法调用顺序：
  1. 先调用类的load方法。按照编译先后顺序调用（先编译，先调用），再调用子类的load之前，会先调用父类的load。
  2. 再调用分类的load方法。先编译的分类，load方法优先调用。
• initialize方法调用顺序：
  1. 先初始化父类。
  2. 再初始化子类（可能最终调用的是父类的initialize方法）。

如何实现给Category分类添加成员变量？

在类中定义属性时，会自动的生成该属性的成员变量，声明该属性的setter和getter方法，并生成这些方法的实现。分类在声明属性的时候，只会自动声明setter和getter方法。不会生成成员变量和方法实现。默认情况下，因为Category分类底层结构的限制，是不能添加成员变量。但可以通过关联对象来间接实现。
关联对象提供了以下API（其属于runtimeAPI,需要#import <objc/runtime.h>）：
添加关联对象:void objc_setAssociatedObject(id object, const void * key, id value, objc_AssociationPolicy policy);
获得关联对象:id objc_getAssociatedObject(id object, const void * key);
移除所有的关联对象:void objc_removeAssociatedObjects(id object) ;
间接实现成员变量效果步骤如下；

1. 在Category分类.h文件中定义一个属性；@property (copy, nonatomic) NSString *name;
2. 在Category分类.m文件中实现该属性的setter和getter方法，在setter方法中为该属性添加关联对象，在getter方法中通过关联对象获取该属性的值。代码如下：

- (void)setName:(NSString *)name
{
    // 添加关联参数
    objc_setAssociatedObject(self, @selector(name), name, OBJC_ASSOCIATION_COPY_NONATOMIC);
}

- (NSString *)name
{
    // 隐式参数
    // _cmd == @selector(name)
    // 获取关联参数值
    return objc_getAssociatedObject(self, _cmd);
}

3. 如此，这个Category分类的该属性的赋值和取值调用，就与类成员变量的效果相同。代码如下：

        Person *person = [[Person alloc] init];
        person.name = @"jack";
        Person *person2 = [[Person alloc] init];
        person2.name = @"rose";
        NSLog(@"person name is %@", person.name);
        NSLog(@"person2  name is %@", person2.name);