在平時(shí)的工作中經(jīng)常碰到給類(lèi)別添加屬性的操作，那么實(shí)現(xiàn)思路是怎么樣的呢？

代碼實(shí)現(xiàn)：新建一個(gè)Person類(lèi)和Person+Text的類(lèi)別

//Person 代碼
#import <Foundation/Foundation.h>
@interface Person : NSObject
@property (assign, nonatomic) int age;
@end


//類(lèi)別代碼
#import "Person.h"
@interface Person (Test)
@property (copy, nonatomic) NSString *name;
@end

//調(diào)用代碼
Person *person = [[Person alloc] init];
person.age = 10;
person.name = @"jack";
NSLog(@"person - age is %d, name is %@", person.age, person.name);

輸出：age 10，name 沒(méi)有值

name賦值失敗原因：age是類(lèi)里面的屬性，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)生成成員變量_age和getAge和setAge方法的聲明和實(shí)現(xiàn)。所以賦值成功。name是利用類(lèi)別添加的屬性，在類(lèi)別里面添加屬性并不會(huì)生成_name成員變量，只會(huì)getName和setName方法的聲明，沒(méi)有實(shí)現(xiàn)。所以賦值失敗。詳情請(qǐng)看：iOS Category的本質(zhì) iOS OC對(duì)象的本質(zhì)窺探(一)

本質(zhì)原因：Category 結(jié)構(gòu)體，并沒(méi)有存儲(chǔ)成員變量

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(lèi)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);
};

實(shí)現(xiàn)類(lèi)別添加屬性思路1,設(shè)置一個(gè)全局字典自己保存成員變量的值，代碼實(shí)現(xiàn)如下。

#import "Person+Test.h"

#define Key [NSString stringWithFormat:@"%p", self]

@implementation Person (Test)

NSMutableDictionary *names_;
+ (void)load
{
    names_ = [NSMutableDictionary dictionary];
}

- (void)setName:(NSString *)name
{
    names_[Key] = name;
}

- (NSString *)name
{
    return names_[Key];
}
@end

通過(guò)這種思路確實(shí)可以實(shí)現(xiàn)給類(lèi)別添加屬性的功能，但是也有明顯的弊端。

1.每次給這個(gè)添加一個(gè)新的屬性時(shí)需要重新創(chuàng)建一個(gè)新的字典保存。
2.給屬性賦值或者取值時(shí)會(huì)出現(xiàn)線(xiàn)程完全問(wèn)題，需要加鎖控制。
3.字典什么時(shí)候釋放，也存在內(nèi)存泄漏的隱患。

如果使用上述思路維護(hù)難度較大，使用runtime關(guān)聯(lián)對(duì)象方法，代碼如下

- (void)setName:(NSString *)name
{
    objc_setAssociatedObject(self, @selector(name), name, OBJC_ASSOCIATION_COPY_NONATOMIC);
}

- (NSString *)name
{
    // 隱式參數(shù)
    // _cmd == @selector(name)
    return objc_getAssociatedObject(self, _cmd);
}

1.動(dòng)態(tài)添加屬性

//id  _Nonnull object  關(guān)聯(lián)的對(duì)象
//const void * _Nonnull key 存儲(chǔ)的key
//id  _Nullable value 存儲(chǔ)的value
//objc_AssociationPolicy policy 對(duì)應(yīng)的修飾符
objc_setAssociatedObject(<#id  _Nonnull object#>, <#const void * _Nonnull key#>, <#id  _Nullable value#>, <#objc_AssociationPolicy policy#>)

參數(shù)一：id object : 給哪個(gè)對(duì)象添加屬性，這里要給自己添加屬性，用self。
參數(shù)二：void * == id key : 屬性名，根據(jù)key獲取關(guān)聯(lián)對(duì)象的屬性的值，在objc_getAssociatedObject中通過(guò)次key獲得屬性的值并返回。
參數(shù)三：id value : 關(guān)聯(lián)的值，也就是set方法傳入的值給屬性去保存。
參數(shù)四：objc_AssociationPolicy policy : 策略，屬性以什么形式保存。
策略有有以下幾種

typedef OBJC_ENUM(uintptr_t, objc_AssociationPolicy) {
    OBJC_ASSOCIATION_ASSIGN = 0,  // 指定一個(gè)弱引用相關(guān)聯(lián)的對(duì)象
    OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC = 1, // 指定相關(guān)對(duì)象的強(qiáng)引用，非原子性
    OBJC_ASSOCIATION_COPY_NONATOMIC = 3,  // 指定相關(guān)的對(duì)象被復(fù)制，非原子性
    OBJC_ASSOCIATION_RETAIN = 01401,  // 指定相關(guān)對(duì)象的強(qiáng)引用，原子性
    OBJC_ASSOCIATION_COPY = 01403     // 指定相關(guān)的對(duì)象被復(fù)制，原子性   
};

策略對(duì)應(yīng)的屬性修飾符圖示

策略對(duì)應(yīng)的屬性修飾符圖示.png

key值只要是一個(gè)指針即可，我們可以傳入@selector(name)

2.獲取屬性

objc_getAssociatedObject(id object, const void *key);

參數(shù)一：id object : 獲取哪個(gè)對(duì)象里面的關(guān)聯(lián)的屬性。
參數(shù)二：void * == id key : 什么屬性，與objc_setAssociatedObject中的key相對(duì)應(yīng)，即通過(guò)key值取出value。

3.移除所有關(guān)聯(lián)對(duì)象

- (void)removeAssociatedObjects{
    // 移除所有關(guān)聯(lián)對(duì)象
    objc_removeAssociatedObjects(self);
}

運(yùn)行代碼

//調(diào)用代碼
Person *person = [[Person alloc] init];
person.age = 10;
person.name = @"jack";
NSLog(@"person - age is %d, name is %@", person.age, person.name);

賦值成功，那么關(guān)聯(lián)對(duì)象的原理是什么呢？

打開(kāi)源碼：找到objc_setAssociatedObject函數(shù)

void objc_setAssociatedObject(id object, const void *key, id value, objc_AssociationPolicy policy) {
    _object_set_associative_reference(object, (void *)key, value, policy);
}

來(lái)到_object_set_associative_reference里面

_object_set_associative_reference.png

我們發(fā)現(xiàn)

實(shí)現(xiàn)關(guān)聯(lián)對(duì)象技術(shù)的核心對(duì)象有
AssociationsManager
AssociationsHashMap
ObjectAssociationMap
ObjcAssociation
其中Map同我們平時(shí)使用的字典類(lèi)似。通過(guò)key-value一一對(duì)應(yīng)存值。

分析這四個(gè)對(duì)象其內(nèi)部實(shí)現(xiàn)原理探尋他們之間的關(guān)系。

AssociationsManager

通過(guò)AssociationsManager內(nèi)部源碼發(fā)現(xiàn)，AssociationsManager內(nèi)部有一個(gè)AssociationsHashMap對(duì)象。

AssociationsManager內(nèi)部方法.png

AssociationsHashMap

AssociationsHashMap.png

通過(guò)AssociationsHashMap內(nèi)部源碼我們發(fā)現(xiàn)AssociationsHashMap繼承自unordered_map首先來(lái)看一下unordered_map內(nèi)的源碼

unordered_map.png

緊接著我們來(lái)到ObjectAssociationMap中，上圖中ObjectAssociationMap已經(jīng)標(biāo)記出，我們發(fā)現(xiàn)ObjectAssociationMap中同樣以key、Value的方式存儲(chǔ)著ObjcAssociation。

接著我們來(lái)到ObjcAssociation中

ObjcAssociation.png

現(xiàn)在我們已經(jīng)對(duì)AssociationsManager、 AssociationsHashMap、 ObjectAssociationMap、ObjcAssociation四個(gè)對(duì)象之間的關(guān)系有了簡(jiǎn)單的認(rèn)識(shí)，那么接下來(lái)我們來(lái)細(xì)讀源碼，看一下objc_setAssociatedObject函數(shù)中傳入的四個(gè)參數(shù)分別放在哪個(gè)對(duì)象中充當(dāng)什么作用。

重新回到_object_set_associative_reference函數(shù)實(shí)現(xiàn)中看看具體的實(shí)現(xiàn)

WeWork Helper20200114111018.png

細(xì)讀上述源碼我們可以發(fā)現(xiàn)，首先根據(jù)我們傳入的value經(jīng)過(guò)acquireValue函數(shù)處理獲取new_value。acquireValue函數(shù)內(nèi)部其實(shí)是通過(guò)對(duì)策略的判斷返回不同的值

acquireValue函數(shù)內(nèi)部實(shí)現(xiàn)

acquireValue函數(shù)內(nèi)部實(shí)現(xiàn).png

acquireValue函數(shù)通過(guò)對(duì)策略的判斷返回不同的值
之后創(chuàng)建AssociationsManager manager;以及拿到manager內(nèi)部的AssociationsHashMap即associations。
之后我們看到了我們傳入的第一個(gè)參數(shù)object
object經(jīng)過(guò)DISGUISE函數(shù)被轉(zhuǎn)化為了disguised_ptr_t類(lèi)型的disguised_object。

disguised_ptr_t disguised_object = DISGUISE(object);

typedef uintptr_t disguised_ptr_t;
inline disguised_ptr_t DISGUISE(id value) { return ~uintptr_t(value); }
inline id UNDISGUISE(disguised_ptr_t dptr) { return id(~dptr); }

DISGUISE函數(shù)其實(shí)僅僅對(duì)object做了位運(yùn)算

之后我們看到被處理成new_value的value，同policy被存入了ObjcAssociation中。 而ObjcAssociation對(duì)應(yīng)我們傳入的key被存入了ObjectAssociationMap中。 disguised_object和ObjectAssociationMap則以key-value的形式對(duì)應(yīng)存儲(chǔ)在associations中也就是AssociationsHashMap中。

// create the new association (first time).
ObjectAssociationMap *refs = new ObjectAssociationMap;
associations[disguised_object] = refs;
(*refs)[key] = ObjcAssociation(policy, new_value);
object->setHasAssociatedObjects();

如果我們value設(shè)置為nil的話(huà)那么會(huì)執(zhí)行下面的代碼

AssociationsHashMap::iterator i = associations.find(disguised_object);
 if (i != associations.end()) {
 // secondary table exists
ObjectAssociationMap *refs = i->second;
ObjectAssociationMap::iterator j = refs->find(key);
 if (j != refs->end()) {
      old_association = j->second;
       j->second = ObjcAssociation(policy, new_value);
     } else {
        (*refs)[key] = ObjcAssociation(policy, new_value);
            }
 }

從上述代碼中可以看出，如果我們?cè)O(shè)置value為nil時(shí)，就會(huì)將關(guān)聯(lián)對(duì)象從ObjectAssociationMap中移除。

原理解讀圖示

objc_setAssociatedObject源碼底層實(shí)現(xiàn).png

通過(guò)上圖我們可以總結(jié)為：一個(gè)實(shí)例對(duì)象就對(duì)應(yīng)一個(gè)ObjectAssociationMap，而ObjectAssociationMap中存儲(chǔ)著多個(gè)此實(shí)例對(duì)象的關(guān)聯(lián)對(duì)象的key以及ObjcAssociation，為ObjcAssociation中存儲(chǔ)著關(guān)聯(lián)對(duì)象的value和policy策略。

由此我們可以知道關(guān)聯(lián)對(duì)象并不是放在了原來(lái)的對(duì)象里面，而是自己維護(hù)了一個(gè)全局的map用來(lái)存放每一個(gè)對(duì)象及其對(duì)應(yīng)關(guān)聯(lián)屬性表格。

取值相關(guān)

objc_getAssociatedObject函數(shù)

id objc_getAssociatedObject(id object, const void *key) {
    return _object_get_associative_reference(object, (void *)key);
}

objc_getAssociatedObject內(nèi)部調(diào)用的是_object_get_associative_reference
_object_get_associative_reference函數(shù)

_object_get_associative_reference函數(shù).png

從_object_get_associative_reference函數(shù)內(nèi)部可以看出，向set方法中那樣，反向?qū)alue一層一層取出最后return出去。

移除函數(shù)：objc_removeAssociatedObjects函數(shù)

objc_removeAssociatedObjects用來(lái)刪除所有的關(guān)聯(lián)對(duì)象，objc_removeAssociatedObjects函數(shù)內(nèi)部調(diào)用的是_object_remove_assocations函數(shù)

void objc_removeAssociatedObjects(id object) 
{
    if (object && object->hasAssociatedObjects()) {
        _object_remove_assocations(object);
    }
}

_object_remove_assocations函數(shù)

WeWork Helper20200114113158.png

上述源碼可以看出_object_remove_assocations函數(shù)將object對(duì)象向?qū)?yīng)的所有關(guān)聯(lián)對(duì)象全部刪除。

總結(jié)：

關(guān)聯(lián)對(duì)象并不是存儲(chǔ)在被關(guān)聯(lián)對(duì)象本身內(nèi)存中，而是存儲(chǔ)在全局的統(tǒng)一的一個(gè)AssociationsManager中，如果設(shè)置關(guān)聯(lián)對(duì)象為nil，就相當(dāng)于是移除關(guān)聯(lián)對(duì)象。

此時(shí)我們我們?cè)诨剡^(guò)頭來(lái)看objc_AssociationPolicy policy 參數(shù): 屬性以什么形式保存的策略。

typedef OBJC_ENUM(uintptr_t, objc_AssociationPolicy) {
    OBJC_ASSOCIATION_ASSIGN = 0,  // 指定一個(gè)弱引用相關(guān)聯(lián)的對(duì)象
    OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC = 1, // 指定相關(guān)對(duì)象的強(qiáng)引用，非原子性
    OBJC_ASSOCIATION_COPY_NONATOMIC = 3,  // 指定相關(guān)的對(duì)象被復(fù)制，非原子性
    OBJC_ASSOCIATION_RETAIN = 01401,  // 指定相關(guān)對(duì)象的強(qiáng)引用，原子性
    OBJC_ASSOCIATION_COPY = 01403     // 指定相關(guān)的對(duì)象被復(fù)制，原子性   
};

我們會(huì)發(fā)現(xiàn)其中只有RETAIN和COPY而為什么沒(méi)有weak呢？
總過(guò)上面對(duì)源碼的分析我們知道，object經(jīng)過(guò)DISGUISE函數(shù)被轉(zhuǎn)化為了disguised_ptr_t類(lèi)型的disguised_object。

disguised_ptr_t disguised_object = DISGUISE(object);

而同時(shí)我們知道，weak修飾的屬性，當(dāng)沒(méi)有擁有對(duì)象之后就會(huì)被銷(xiāo)毀，并且指針置位nil，那么在對(duì)象銷(xiāo)毀之后，雖然在map中既然存在值object對(duì)應(yīng)的AssociationsHashMap，但是因?yàn)閛bject地址已經(jīng)被置位nil，會(huì)造成壞地址訪(fǎng)問(wèn)而無(wú)法根據(jù)object對(duì)象的地址轉(zhuǎn)化為disguised_object了。

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