前言

前幾天有人問(wèn)我一個(gè)問(wèn)題：為什么分類不能自動(dòng)創(chuàng)建get set方法。老實(shí)說(shuō)，筆者從來(lái)沒(méi)有去思考過(guò)這個(gè)問(wèn)題。于是這次通過(guò)代碼實(shí)踐跟runtime源碼來(lái)探究這個(gè)問(wèn)題。

準(zhǔn)備工作

為了能減少輸出類數(shù)據(jù)的代碼工作，筆者基于NSObject的分類封裝了一套代碼

類的屬性

• 正常創(chuàng)建類
  @interface Person: NSObject {
  int _pId;
  }

  @property (nonatomic, copy) NSString * name;
  @property (nonatomic, assign) NSUInteger age;
  
  @end
  
  int main(int argc, char * argv[]) {
      @autoreleasepool {
          Person * p = [[Person alloc] init];
          [p logCustomIvars];
          [p logCustomMethods];
          [p logCustomProperties];
          return UIApplicationMain(argc, argv, nil, NSStringFromClass([AppDelegate class]));
      }
  }
  

運(yùn)行結(jié)果：屬性name和age生成了對(duì)應(yīng)的_propertyName的實(shí)例變量以及setter和getter

• 動(dòng)態(tài)生成屬性age
  @implementation Person
  @dynamic age;

  @end
  

運(yùn)行結(jié)果：缺少了_age變量以及對(duì)應(yīng)的setAge:和age方法

• 手動(dòng)實(shí)現(xiàn)setter/getter
  @implemetation Person
  @dynamic age;

  - (void)setAge: (NSUInteger)age {}
  - (NSUInteger)age { return 18; }
  
  @end
  

輸出結(jié)果：未生成_age實(shí)例變量

• 手動(dòng)實(shí)現(xiàn)_pId的setter/getter
  @implemetation Person
  @dynamic age;

  - (void)setAge: (NSUInteger)age {}
  - (NSUInteger)age { return 18; }
  
  - (void)setPId: (int)pId { _pId = pId; }
  - (int)pId { return _pId; }      
  
  @end
  
  [p setValueForKey: @"pId"];
  

運(yùn)行結(jié)果：KVC的訪問(wèn)會(huì)觸發(fā)setter方法，_pId除了無(wú)法通過(guò)點(diǎn)語(yǔ)法訪問(wèn)外，其他表現(xiàn)與@property無(wú)異

通過(guò)上面的幾段試驗(yàn)，可以得出@property的公式：

分類屬性

• 分類中添加weigh和height屬性
  @interface Person (category)

  @property (nonatomic, assign) CGFloat weigh;
  @property (nonatomic, assign) CGFloat height;
  
  @end
  

運(yùn)行結(jié)果：weigh和height未生成實(shí)例變量以及對(duì)應(yīng)的setter/getter，與@dynamic修飾的age表現(xiàn)一致

• 使用@synthesize自動(dòng)合成setter/getter方法時(shí)編譯報(bào)錯(cuò)
  

• 手動(dòng)實(shí)現(xiàn)setter/getter
  @implemetation Person (category)

  - (void)setWeigh: (CGFloat)weigh {}
  - (CGFloat)weigh { return 150; }
  
  @end
  

運(yùn)行結(jié)果：與@dynamic age后重寫其setter/getter表現(xiàn)一致

• 動(dòng)態(tài)綁定屬性來(lái)實(shí)現(xiàn)setter/getter
  void * kHeightKey = &kHeightKey;
  @implemetation Person (category)

  - (void)setWeigh: (CGFloat)weigh {}
  - (CGFloat)weigh { return 150; }
  
  - (void)setHeight: (CGFloat)height {
      objc_setAssociatedObject(self, kHeightKey, @(height), OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC);
  }
  - (CGFloat)height { 
      return return [objc_getAssociatedObject(self, kHeightKey) doubleValue];;
  }
  
  @end
  
  [p logCustomIvars]
  [p logCustomMethods];
  [p logCustomProperties];
  
  CGFloat height = 180;
  p.height = 180;
  height = p.height;
  
  [p logCustomIvars]
  [p logCustomMethods];
  [p logCustomProperties];
  

運(yùn)行結(jié)果：動(dòng)態(tài)綁定前后ivar沒(méi)有發(fā)生任何變化

通過(guò)代碼實(shí)驗(yàn)，可以得出下面兩個(gè)結(jié)論：

• 分類屬性相當(dāng)于@dynamic property
• 缺少ivar的情況下無(wú)法使用@synthesize自動(dòng)合成屬性

以及一個(gè)猜想：

• 在類完成加載后無(wú)法繼續(xù)添加ivar

通過(guò)runtime動(dòng)態(tài)創(chuàng)建類驗(yàn)證猜想：

int main(int argc, char * argv[]) {

    NSString * className = @"Custom";
    Class customClass = objc_allocateClassPair([NSObject class], className.UTF8String, 0);
    class_addIvar(customClass, @"ivar1".UTF8String, sizeof(NSString *), 0, "@");
    objc_property_attribute_t type1 = { "T", "@\"NSString\"" };
    objc_property_attribute_t ownership1 = { "C", "N" };
    objc_property_attribute_t atts1[] = { type1, ownership1 };
    class_addProperty(customClass, "property1", atts1, 2);

    objc_registerClassPair(customClass);
    id instance = [[customClass alloc] init];
    NSLog(@"\nLog Ivars ===================");
    [instance logCustomIvars];
    NSLog(@"\nLog methods ===================");
    [instance logCustomMethods];
    NSLog(@"\nLog properties ===================");
    [instance logCustomProperties];

    class_addIvar(customClass, @"ivar2".UTF8String, sizeof(NSString *), 0, "@");
    objc_property_attribute_t type2 = { "T", "@\"NSString\"" };
    objc_property_attribute_t ownership2 = { "C", "N" };
    objc_property_attribute_t atts2[] = { type2, ownership2 };
    class_addProperty(customClass, "property2", atts2, 2);
    instance = [[customClass alloc] init];
    NSLog(@"\nLog Ivars ===================");
    [instance logCustomIvars];
    NSLog(@"\nLog methods ===================");
    [instance logCustomMethods];
    NSLog(@"\nLog properties ===================");
    [instance logCustomProperties];
}

運(yùn)行結(jié)果：在調(diào)用class_registerClassPair后，添加ivar失敗

從源碼解析

objc_class的結(jié)構(gòu)體定義如下：

struct objc_class : objc_object {
    Class superclass;
    const char *name;
    uint32_t version;
    uint32_t info;
    uint32_t instance_size;
    struct old_ivar_list *ivars;
    struct old_method_list **methodLists;
    Cache cache;
    struct old_protocol_list *protocols;
    // CLS_EXT only
    const uint8_t *ivar_layout;
    struct old_class_ext *ext;
}

ps: 在新版本中結(jié)構(gòu)體內(nèi)部已經(jīng)發(fā)生了大改，但是內(nèi)部的屬性大致上仍是這些

這里面有個(gè)重要的屬性ivar_layout，顧名思義存放的是變量的位置屬性，與之對(duì)應(yīng)的還有一個(gè)weakIvarLayout變量，不過(guò)在默認(rèn)結(jié)構(gòu)中沒(méi)有出現(xiàn)。這兩個(gè)屬性用來(lái)記錄ivar哪些是strong或者weak，而這個(gè)記錄操作在runtime階段已經(jīng)被確定好。正由于如此，這極有可能是ivar無(wú)法在類被加載后繼續(xù)添加的原因之一。ivar_layout的更多了解可以參照Objective-C Class Ivar layout一文

import操作幫助編譯檢查和鏈接過(guò)程，但是在category的加載過(guò)程中，不會(huì)將擴(kuò)展的內(nèi)容添加到原始的類結(jié)構(gòu)中。runtime對(duì)于category的加載過(guò)程可以簡(jiǎn)單的分成下面幾步（摘自objc category的密碼）：

• objc runtime的加載入口是一個(gè)叫_objc_init的方法，在library加載前由libSystem dyld調(diào)用，進(jìn)行初始化操作
• 調(diào)用map_images方法將文件中的image map到內(nèi)存
• 調(diào)用_read_images方法初始化map后的image，這里面干了很多的事情，像load所有的類、協(xié)議和category，著名的+ load方法就是這一步調(diào)用的
  -仔細(xì)看category的初始化，循環(huán)調(diào)用了_getObjc2CategoryList方法，這個(gè)方法拿出來(lái)看看：
• .…

這一切的過(guò)程發(fā)生在_objc_init函數(shù)中，函數(shù)實(shí)現(xiàn)如下

• @dynamic實(shí)際上是將屬性的加載推遲到類加載完成后

另外，前面也說(shuō)過(guò)在缺少ivar的情況下無(wú)法自動(dòng)合成setter/getter，除了category本身是不被添加到類結(jié)構(gòu)中的，所以無(wú)法使用類結(jié)構(gòu)的ivar合成屬性外，還有分類自身結(jié)構(gòu)的問(wèn)題

struct category_t {
    const char *name;    ///  類名
    classref_t cls;  ///  類指針
    struct method_list_t *instanceMethods;  ///  實(shí)例方法
    struct method_list_t *classMethods;  ///  類方法
    struct protocol_list_t *protocols;  ///  擴(kuò)展的協(xié)議
    struct property_list_t *instanceProperties;  ///  擴(kuò)展屬性

    method_list_t *methodsForMeta(bool isMeta) { ... }
    property_list_t *propertiesForMeta(bool isMeta) { ... }
};

可以看到分類結(jié)構(gòu)本身是不存在ivar的容器的，因此缺少了自動(dòng)合成屬性的條件。最后還有一個(gè)問(wèn)題，我們?cè)谑褂?code>objc_associate系列函數(shù)綁定屬性的時(shí)候這些變量存儲(chǔ)在了哪里？

總結(jié)

首先，iOS的分類在runtime實(shí)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)體中并不存在Ivar類型的容器，缺少了自動(dòng)合成setter以及getter的必要條件，因此在分類中聲明的屬性默認(rèn)為@dynamic修飾。

其次，OC本身是一門原型語(yǔ)言，對(duì)象和類原型很像。類對(duì)象執(zhí)行alloc方法就像是原型模式中的copy操作一樣，類保存了copy所需的實(shí)例信息，這些信息內(nèi)存信息在runtime加載時(shí)就被固定了，沒(méi)有擴(kuò)充Ivar的條件。(感謝大表哥的科普)

最后，在runtime中存在一個(gè)類型為AssociationHashMap的哈希映射表保存著對(duì)象動(dòng)態(tài)添加的屬性，每個(gè)對(duì)象以自身地址為key維護(hù)著一個(gè)綁定屬性表，我們動(dòng)態(tài)添加的屬性就都存儲(chǔ)在這個(gè)表里，這也是動(dòng)態(tài)添加property能成功的基礎(chǔ)。

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