一、Category 本質(zhì)

我們知道，當(dāng)調(diào)用一個(gè)對(duì)象的方法時(shí)，通過對(duì)象的 isa 指針找到類對(duì)象，然后在類對(duì)象的方法列表中查找方法，如果沒有找到，就通過類對(duì)象的 superclass 指針找到父類對(duì)象，接著去尋找該方法。
分類中的對(duì)象方法依然是存儲(chǔ)在類對(duì)象中的方法列表中，同對(duì)象方法在同一個(gè)地方，那么調(diào)用步驟也同調(diào)用對(duì)象方法一樣。如果是類方法的話，也同樣是存儲(chǔ)在元類對(duì)象中。

1.Category 的底層結(jié)構(gòu)

struct category_t {
    const char *name;
    classref_t cls;
    struct method_list_t *instanceMethods; // 對(duì)象方法
    struct method_list_t *classMethods; // 類方法
    struct protocol_list_t *protocols; // 協(xié)議
    struct property_list_t *instanceProperties; // 屬性
    // Fields below this point are not always present on disk.
    struct property_list_t *_classProperties;

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

    property_list_t *propertiesForMeta(bool isMeta, struct header_info *hi);
};

該結(jié)構(gòu)體中包含：

• 對(duì)象方法
• 類方法
• 協(xié)議
• 屬性

但不包含成員變量，因此分類中不能添加成員變量，分類中添加的屬性并不會(huì)幫助我們自動(dòng)生成成員變量以及 get 和 set 方法，需要我們自己去實(shí)現(xiàn)。

_method_list_t類型的結(jié)構(gòu)體

image.png

屬性列表結(jié)構(gòu)體

image.png

runtime初始化函數(shù)源碼如下

image.png

接著我們來到 &map_images讀取模塊（images這里代表模塊），來到map_images_nolock函數(shù)中找到_read_images函數(shù)，在_read_images函數(shù)中我們找到分類相關(guān)代碼

image.png

分類的實(shí)現(xiàn)原理是將category中的方法，屬性，協(xié)議數(shù)據(jù)放在category_t結(jié)構(gòu)體中，然后將結(jié)構(gòu)體內(nèi)的方法列表拷貝到類對(duì)象的方法列表中。

3.load 和 initialize

load

介紹

+load方法會(huì)在runtime加載類、分類時(shí)調(diào)用。每個(gè)類、分類的+load，在程序運(yùn)行過程中只調(diào)用一次。

調(diào)用順序：

• 先調(diào)用類的+load
  • 按照編譯先后順序調(diào)用（先編譯，先調(diào)用）
  • 調(diào)用子類的+load之前會(huì)先調(diào)用父類的+load
• 再調(diào)用分類的+load
  • 按照編譯先后順序調(diào)用（先編譯，先調(diào)用）

+load方法是根據(jù)方法地址直接調(diào)用，并不是經(jīng)過objc_msgSend函數(shù)調(diào)用

源碼

load方法會(huì)在程序啟動(dòng)就會(huì)調(diào)用，當(dāng)裝載類信息的時(shí)候就會(huì)調(diào)用。 調(diào)用順序看一下源代碼。

image.png

通過源碼我們發(fā)現(xiàn)是優(yōu)先調(diào)用類的load方法，之后調(diào)用分類的load方法。

我們通過代碼驗(yàn)證一下：
我們添加Student繼承Presen類，并添加Student+Test分類，分別重寫只+load方法，其他什么都不做通過打印發(fā)現(xiàn)

image.png

確實(shí)是優(yōu)先調(diào)用類的load方法之后調(diào)用分類的load方法，不過調(diào)用類的load方法之前會(huì)保證其父類已經(jīng)調(diào)用過load方法。

load 方法調(diào)用源碼如下：

image.png

直接拿到load方法的內(nèi)存地址直接調(diào)用方法，而不是通過消息發(fā)送機(jī)制調(diào)用。

我們可以看到分類中也是通過直接拿到load方法的地址進(jìn)行調(diào)用。

initialize

介紹

+initialize方法會(huì)在類第一次接收到消息時(shí)調(diào)用

調(diào)用順序

• 先調(diào)用父類的+initialize，再調(diào)用子類的+initialize（遞歸調(diào)用）
• (先初始化父類，再初始化子類，每個(gè)類只會(huì)初始化1次)
• 分類實(shí)現(xiàn)+initialize，會(huì)覆蓋本身的+initialize方法（因?yàn)橄l(fā)送機(jī)制）
• 子類不實(shí)現(xiàn)+initialize，由于消息轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制，會(huì)調(diào)用到父類的+initialize方法，多個(gè)不實(shí)現(xiàn)+initialize方法的子類進(jìn)行初始化，就會(huì)多次調(diào)用父類的+initialize，但這不代表父類進(jìn)行了多次初始化，父類的初始化只會(huì)進(jìn)行一次，但+initialize方法可能會(huì)調(diào)用多次。

源碼

我們?yōu)镻reson、Student 、Student+Test 添加initialize方法。
我們知道當(dāng)類第一次接收到消息時(shí)，就會(huì)調(diào)用initialize，相當(dāng)于第一次使用類的時(shí)候就會(huì)調(diào)用initialize方法。調(diào)用子類的initialize之前，會(huì)先保證調(diào)用父類的initialize方法。如果之前已經(jīng)調(diào)用過initialize，就不會(huì)再調(diào)用initialize方法了。當(dāng)分類重寫initialize方法時(shí)會(huì)覆蓋原來類的initialize方法。首先我們來看一下initialize的源碼。

保證 initialize 只調(diào)用一次的源碼：
通過鎖來保證并發(fā)安全，且通過 cls->isInitialized() 保證只執(zhí)行一次

image.png

在 _class_initialize 方法內(nèi)部通過遞歸的方式，如果父類沒有初始化，那么先調(diào)用父類的初始化方法，再調(diào)用子類的初始化方法

image.png

最終通過 objc_megSend() 調(diào)用 initialized() 方法，initialize是通過消息發(fā)送機(jī)制調(diào)用的，消息發(fā)送機(jī)制通過isa指針找到對(duì)應(yīng)的方法與實(shí)現(xiàn)，消息發(fā)送機(jī)制也使得如果分類也實(shí)現(xiàn)了 initialize 方法，那么會(huì)覆蓋類原來的 initialized 方法

image.png

注意點(diǎn)：由于 initialized 是通過 objc_megSend 調(diào)用的，遵循消息轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制，所以如果多個(gè)子類均沒有實(shí)現(xiàn) initialized 方法，而父類實(shí)現(xiàn)了 initialized 方法，那么子類進(jìn)行初始化時(shí)，沒有 initialized 則會(huì)將 initialized 轉(zhuǎn)發(fā)到父類上，調(diào)用父類的 initialized 方法，多個(gè)子類的初始化會(huì)導(dǎo)致父類調(diào)用多次 initialized 方法。所以要注意 initialized 不一定只會(huì)調(diào)用一次

load initialize 異同

1.調(diào)用方式

• 1> load是根據(jù)函數(shù)地址直接調(diào)用
• 2> initialize是通過objc_msgSend調(diào)用

2.調(diào)用時(shí)刻

• 1> load是runtime加載類、分類的時(shí)候調(diào)用（只會(huì)調(diào)用1次）
• 2> initialize是類第一次接收到消息的時(shí)候調(diào)用，每一個(gè)類只會(huì)initialize一次（父類的initialize方法可能會(huì)被調(diào)用多次）

3.調(diào)用順序
load

• 1> 先調(diào)用類的load
  • a) 先編譯的類，優(yōu)先調(diào)用load
  • b) 調(diào)用子類的load之前，會(huì)先調(diào)用父類的load
• 2> 再調(diào)用分類的load
  • a) 先編譯的分類，優(yōu)先調(diào)用load

initialize

• 1> 先初始化父類
• 2> 再初始化子類（可能最終調(diào)用的是父類的initialize方法）

二、面試題

1.Category的實(shí)現(xiàn)原理，以及Category為什么只能加方法不能加屬性。

答：分類的實(shí)現(xiàn)原理是將category中的方法，屬性，協(xié)議數(shù)據(jù)放在category_t結(jié)構(gòu)體中，然后將結(jié)構(gòu)體內(nèi)的方法列表拷貝到類對(duì)象的方法列表中。
Category可以添加屬性，但是并不會(huì)自動(dòng)生成成員變量及set/get方法。因?yàn)閏ategory_t結(jié)構(gòu)體中并不存在成員變量。通過之前對(duì)對(duì)象的分析我們知道成員變量是存放在實(shí)例對(duì)象中的，并且編譯的那一刻就已經(jīng)決定好了。而分類是在運(yùn)行時(shí)才去加載的。那么我們就無法再程序運(yùn)行時(shí)將分類的成員變量中添加到實(shí)例對(duì)象的結(jié)構(gòu)體中。因此分類中不可以添加成員變量。但是可以間接實(shí)現(xiàn)Category有成員變量的效果（關(guān)聯(lián)對(duì)象）

2.Category中有l(wèi)oad方法嗎？load方法是什么時(shí)候調(diào)用的？load 方法能繼承嗎？

答：Category中有l(wèi)oad方法，load方法在程序啟動(dòng)裝載類信息的時(shí)候就會(huì)調(diào)用。load方法可以繼承。調(diào)用子類的load方法之前，會(huì)先調(diào)用父類的load方法，但是一般情況下不會(huì)主動(dòng)去調(diào)用load方法，都是讓系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)用

3.load、initialize的區(qū)別，以及它們?cè)赾ategory重寫的時(shí)候的調(diào)用的次序。

答：區(qū)別在于調(diào)用方式和調(diào)用時(shí)刻
調(diào)用方式：load是根據(jù)函數(shù)地址直接調(diào)用，initialize是通過objc_msgSend調(diào)用
調(diào)用時(shí)刻：load是runtime加載類、分類的時(shí)候調(diào)用（只會(huì)調(diào)用1次），initialize是類第一次接收到消息的時(shí)候調(diào)用，每一個(gè)類只會(huì)initialize一次（父類的initialize方法可能會(huì)被調(diào)用多次）
調(diào)用順序：先調(diào)用類的load方法，先編譯那個(gè)類，就先調(diào)用load。在調(diào)用load之前會(huì)先調(diào)用父類的load方法。分類中l(wèi)oad方法不會(huì)覆蓋本類的load方法，先編譯的分類優(yōu)先調(diào)用load方法。initialize先初始化父類，之后再初始化子類。如果子類沒有實(shí)現(xiàn)+initialize，會(huì)調(diào)用父類的+initialize（所以父類的+initialize可能會(huì)被調(diào)用多次），如果分類實(shí)現(xiàn)了+initialize，就覆蓋類本身的+initialize調(diào)用。

4.Category和Class Extension的區(qū)別是什么？

答：Class Extension在編譯的時(shí)候，它的數(shù)據(jù)就已經(jīng)包含在類信息中
Category是在運(yùn)行時(shí)，才會(huì)將數(shù)據(jù)合并到類信息中