iOS底層原理 - 關(guān)聯(lián)對(duì)象實(shí)例

面試題引發(fā)的思考：

Q: Category能否添加成員變量？如果可以，如何給Category添加成員變量？

  • 不能直接添加成員變量，但是可以通過(guò)Runtime的方式間接實(shí)現(xiàn)添加成員變量的效果。

實(shí)例解析

// TODO: -----------------  Person類(lèi)  -----------------
@interface Person : NSObject {
    int _age;
}
- (void)setAge:(int)age;
- (int)age;

// @property (nonatomic, assign) int age;
// 定義一個(gè)age屬性，相當(dāng)于：
// 1. 生成一個(gè)_age成員變量
// 2. 生成set方法、get方法的聲明
// 3. 生成set方法、get方法的實(shí)現(xiàn)
@end

@implementation Person
- (void)setAge:(int)age {
    _age = age;
}
- (int)age {
    return _age;
}
@end

// TODO: -----------------  Person (Category1)類(lèi)  -----------------
@interface Person (Category1)
- (void)setName:(NSString *)name;
- (NSString *)name;

// @property (nonatomic, copy) NSString *name;
// 定義一個(gè)name屬性，相當(dāng)于：生成set方法、get方法的聲明
@end

@implementation Person (Category1)

@end

通過(guò)iOS底層原理 - 探尋Category本質(zhì)（一）我們知道：

category_t結(jié)構(gòu)體
  • Category本質(zhì)是category_t結(jié)構(gòu)體；
  • category_t結(jié)構(gòu)體存儲(chǔ)著對(duì)象方法、類(lèi)方法、協(xié)議、屬性；
  • category_t結(jié)構(gòu)體沒(méi)有成員變量的定義，說(shuō)明分類(lèi)是不允許添加成員變量；
  • 分類(lèi)中添加的屬性不會(huì)生成成員變量，只會(huì)生成get方法、set方法的聲明，需要我們自己去實(shí)現(xiàn)。

Q: 那么如何間接實(shí)現(xiàn)添加成員變量的效果呢？

(1) 方法一：使用靜態(tài)全局變量

// TODO: -----------------  ViewController類(lèi)  -----------------
- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    // Do any additional setup after loading the view, typically from a nib.
    
    Person *person = [[Person alloc] init];
    person.age = 10;
    person.name = @"Tom";
    
    Person *person2 = [[Person alloc] init];
    person2.age = 20; // 20是存儲(chǔ)在person2對(duì)象內(nèi)部
    person2.name = @"Jerry"; // Jerry是存儲(chǔ)在全局的字典對(duì)象里面
    
    NSLog(@"age - %d, weight - %@", person.age, person.name);
    NSLog(@"age - %d, weight - %@", person2.age, person2.name);
}

// TODO: -----------------  Person類(lèi)  -----------------
@interface Person : NSObject
@property (nonatomic, assign) int age;
@end

@implementation Person

@end

// TODO: -----------------  Person (Category1)類(lèi)  -----------------
@interface Person (Category1)
@property (nonatomic, copy) NSString *name;
@end

@implementation Person (Category1)
// 全局變量name_，會(huì)被覆蓋
NSString *name_;

- (void)setName:(NSString *)name {
    name_ = name;
}
- (NSString *)name {
    return name_;
}
@end

結(jié)論：定義靜態(tài)全局變量name_，每一個(gè)Person (Category1)對(duì)象的name改變，其他的對(duì)象的name也變化，不符合要求。

(2) 方法二：使用字典

只對(duì)Person (Category1)的實(shí)現(xiàn)修改：

// TODO: -----------------  Person (Category1)類(lèi)  -----------------
@interface Person (Category1)
@property (nonatomic, copy) NSString *name;
@end

// 將當(dāng)前Person對(duì)象的內(nèi)存地址轉(zhuǎn)成字符串，作為字典的key，確保唯一性
#define DictKey [NSString stringWithFormat:@"%p", self]

@implementation Person (Category1)
// 耗費(fèi)內(nèi)存、線程安全、比較繁瑣
NSMutableDictionary *nameDict_;

+ (void)load {
    nameDict_ = [NSMutableDictionary dictionary];
}
- (void)setName:(NSString *)name {
    nameDict_[DictKey] = name;
}
- (NSString *)name {
    return nameDict_[DictKey];
}
@end

結(jié)論：可以實(shí)現(xiàn)我們的要求，但是會(huì)存在耗費(fèi)內(nèi)存、線程安全、代碼繁瑣等問(wèn)題。

(3) 方法三：關(guān)聯(lián)對(duì)象

關(guān)聯(lián)對(duì)象使用Runtime的方法：

/**
 給對(duì)象添加關(guān)聯(lián)對(duì)象
 @param object 關(guān)聯(lián)的對(duì)象
 @param key 關(guān)聯(lián)的key
 @param value 關(guān)聯(lián)的value
 @param policy 關(guān)聯(lián)策略
 */
objc_setAssociatedObject(id  _Nonnull object, const void * _Nonnull key, id  _Nullable value, objc_AssociationPolicy policy)

typedef OBJC_ENUM(uintptr_t, objc_AssociationPolicy) {
    OBJC_ASSOCIATION_ASSIGN = 0, // 弱引用關(guān)聯(lián)對(duì)象
    OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC = 1, // 強(qiáng)引用關(guān)聯(lián)對(duì)象，非原子操作
    OBJC_ASSOCIATION_COPY_NONATOMIC = 3, // 復(fù)制關(guān)聯(lián)對(duì)象，非原子操作
    OBJC_ASSOCIATION_RETAIN = 01401, // 強(qiáng)引用關(guān)聯(lián)對(duì)象，原子操作
    OBJC_ASSOCIATION_COPY = 01403 // 復(fù)制關(guān)聯(lián)對(duì)象，原子操作
};

/**
 獲取關(guān)聯(lián)對(duì)象
 @param object 關(guān)聯(lián)的對(duì)象
 @param key 關(guān)聯(lián)的key
 */
objc_getAssociatedObject(id  _Nonnull object, const void * _Nonnull key)

/**
 移除所有關(guān)聯(lián)對(duì)象
 @param object 關(guān)聯(lián)的對(duì)象
 */
objc_removeAssociatedObjects(id  _Nonnull object)
1> 關(guān)聯(lián)對(duì)象方法一：
@implementation Person (Category1)
// 將NameKey指針的地址賦值給自己，確保唯一性
static const void *NameKey = &NameKey;

- (void)setName:(NSString *)name {
    objc_setAssociatedObject(self, NameKey, name, OBJC_ASSOCIATION_COPY_NONATOMIC);
}
- (NSString *)name {
    return objc_getAssociatedObject(self, NameKey);
}
@end

聲明 static const void *kAssociatedObjectKey = &kAssociatedObjectKey;，使用kAssociatedObjectKey作為key值；

2> 關(guān)聯(lián)對(duì)象方法二：
@implementation Person (Category1)
// 傳入NameKey指針的地址，不需要賦值
static const char NameKey;

- (void)setName:(NSString *)name {
    objc_setAssociatedObject(self, &NameKey, name, OBJC_ASSOCIATION_COPY_NONATOMIC);
}
- (NSString *)name {
    return objc_getAssociatedObject(self, &NameKey);
}
@end

聲明static const char kAssociatedObjectKey;，使用&kAssociatedObjectKey作為key值;

3> 關(guān)聯(lián)對(duì)象方法三：
// 使用屬性名作為key
#define NameKey @"name"

- (void)setName:(NSString *)name {
    objc_setAssociatedObject(self, NameKey, name, OBJC_ASSOCIATION_COPY_NONATOMIC);
}
- (NSString *)name {
    return objc_getAssociatedObject(self, NameKey);
}

使用屬性名作為key。

4> 關(guān)聯(lián)對(duì)象方法四：
@implementation Person (Category1)

// 用selector，使用getter方法的名稱(chēng)作為key值。
- (void)setName:(NSString *)name {
    objc_setAssociatedObject(self, @selector(name), name, OBJC_ASSOCIATION_COPY_NONATOMIC);
}
- (NSString *)name {
    // return objc_getAssociatedObject(self, @selector(name));
    // 隱式參數(shù) 當(dāng)前方法 _cmd == @selector(name)
    return objc_getAssociatedObject(self, _cmd);
}
@end

用selector，使用getter方法的名稱(chēng)作為key值。

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