iOS-底层原理(6)-Category(+load +init

面试题

1. Category的使用场合是什么？

2. 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）

3. Category和Class Extension的区别是什么？

• Class Extension在编译的时候，它的数据就已经包含在类信息中
• Category是在运行时，才会将数据合并到类信息中

4. Category中有load方法吗？load方法是什么时候调用的？load 方法能继承吗？

• 有load方法

• load方法在runtime加载类、分类的时候调用

• load方法可以继承，但是一般情况下不会主动去调用load方法，都是让系统自动调用

• 图解佐证

5.Category能否添加成员变量？如果可以，如何给Category添加成员变量？

• 不能直接给Category添加成员变量，但是可以间接实现Category有成员变量的效果

6. load、initialize方法的区别什么？它们在category中的调用的顺序？以及出现继承时他们之间的调用过程？

load、initialize方法的区别什么？
1.调用方式
1> load是根据函数地址直接调用
2> initialize是通过objc_msgSend调用

2.调用时刻
1> load是runtime加载类、分类的时候调用（只会调用1次）
2> initialize是类第一次接收到消息的时候调用，每一个类只会initialize一次（父类的initialize方法可能会被调用多次）

load、initialize的调用顺序？
1.load
1> 先调用类的load
a) 先编译的类，优先调用load
b) 调用子类的load之前，会先调用父类的load

2> 再调用分类的load
a) 先编译的分类，优先调用load

2.initialize
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）

Category的底层结构

• 定义在objc-runtime-new.h中

• 源码解读顺序

• objc-os.mm

  • _objc_init
  • map_images
  • map_images_nolock

• objc-runtime-new.mm

  • _read_images
  • remethodizeClass
  • attachCategories
  • attachLists
  • realloc、memmove、 memcpy

Category的加载处理过程

• 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.将合并后的分类数据（方法、属性、协议），插入到类原来数据的前面

合并方法图解

• 代码例子佐证

// 原来的类和分类看Demo，这里就不列举出来了
// 开始调用
int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        // insert code here...
        Person *person = [[Person alloc] init];
        [person run];
        
//        objc_msgSend(person, @selector(run));
        [person test];
        
//        objc_msgSend(person, @selector(eat));
        [person eat];
        
        // 通过runtime动态将分类的方法合并到类对象、元类对象zhong
    }
    return 0;
}

运行结果

通过运行结果可知，分类方法会覆盖原来类对象方法，并且最后参与编译的会在调用顺序最前面。

+load方法

• +load方法会在runtime加载类、分类时调用

• 每个类、分类的+load，在程序运行过程中只调用一次

• 调用顺序

  • 1.先调用类的+load
    • 按照编译先后顺序调用（先编译，先调用）
    • 调用子类的+load之前会先调用父类的+load
  • 2.再调用分类的+load
    • 按照编译先后顺序调用（先编译，先调用）

• 代码例子及图解佐证

通过打印结果，+load调用顺序符合上述提到的调用顺序

objc4源码解读过程：objc-os.mm

• _objc_init

• load_images

• prepare_load_methods

  • schedule_class_load
  • add_class_to_loadable_list
  • add_category_to_loadable_list

• call_load_methods

  • call_class_loads
  • call_category_loads
  • (*load_method)(cls, SEL_load)

• +load方法是根据方法地址直接调用，并不是经过objc_msgSend函数调用

+ initialize方法讲解

• +initialize方法会在类第一次接收到消息时调用
• 调用顺序
  • 先调用父类的+initialize，再调用子类的+initialize
  • (先初始化父类，再初始化子类，每个类只会初始化1次)

objc4源码解读过程

• objc-msg-arm64.s

  • objc_msgSend

• objc-runtime-new.mm

  • class_getInstanceMethod
  • lookUpImpOrNil
  • lookUpImpOrForward
  • _class_initialize
  • callInitialize
  • objc_msgSend(cls, SEL_initialize)

项目例子佐证 -

• 每个类都实现了+ initialize方法

• 并不是每一个类都实现了+ initialize方法

• 先调用父类的+initialize，再调用子类的+initialize
• (先初始化父类，再初始化子类，每个类只会初始化1次)

解析
1.[Student alloc]会调用+initialize方法，因为他有父类Person，所以先调用Person的+initialize方法，又因为分类在前面，所以调用了Person(Test2)的+initialize方法。但是他自己本身没有实现+initialize方法，所以会去父类查找，然后分类方法在前面，所以调用了Person(Test2)的+initialize方法。
2.[Teacher alloc]会调用+initialize方法，因为他有父类Person，所以先调用Person的+initialize方法，但是前面已经初始化过了，所以跳过，调用自己的+initialize方法，但是因为他自己没有实现+initialize方法，所以调用父类的+initialize方法，又因为分类方法在前面，所以调用Person(Test) +initialize方法。
3.[Person alloc]，因为前面已经初始化过了，所以不会再调+initialize方法，所以这里不打印。

+initialize和+load的区别

• +initialize是通过objc_msgSend进行调用的，所以有以下特点
  • 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）
  • 如果分类实现了+initialize，就覆盖类本身的+initialize调用

本文参考借鉴MJ的教程视频，非常感谢.