上一篇文章中，我們了解到，在編譯階段，每一個(gè)Category都是一個(gè)獨(dú)立的結(jié)構(gòu)體，其中包含實(shí)例方法、類方法、屬性和遵循的協(xié)議。具體內(nèi)容可參看
Category的本質(zhì)(一)編譯階段都做了什么？
今天，我們來看一下在運(yùn)行時(shí)，是如何將方法、屬性和協(xié)議綁定到原有的類中，供我們調(diào)用。蘋果官方給我們提供了objc源碼，可以通過這個(gè)鏈接進(jìn)行下載：ojbc源碼
注意標(biāo)號(hào)最大的是最新版本，寫這篇文章時(shí)，最新的編號(hào)為756.2，也就是最新版本，大家可以下載閱讀。
打開源碼后，整個(gè)項(xiàng)目其實(shí)是不能直接運(yùn)行的，因?yàn)闋可娴胶芏嘁蕾噹欤渲闷饋砜赡苄枰獋€(gè)把小時(shí)左右，但是這并不影響我們閱讀Category在運(yùn)行時(shí)所做的事情。

• 首先我們通過runtime源碼，來驗(yàn)證一下我們在上篇文章，通過clang編譯后看到的Category的結(jié)構(gòu)體，是否和runtime的實(shí)現(xiàn)是一致的。
  由于我們了解到Category的實(shí)現(xiàn)是一個(gè)category_t結(jié)構(gòu)體，在項(xiàng)目中搜索 Category_t關(guān)鍵字，發(fā)現(xiàn)在objc-runtime-new.h中，有如下實(shí)現(xiàn)：

struct category_t {
    const char *name; ///類名
    classref_t cls;       ///類指針
    struct method_list_t *instanceMethods;  ///實(shí)例方法列表
    struct method_list_t *classMethods;      ///類方法列表
    struct protocol_list_t *protocols;          ///遵守的協(xié)議
    struct property_list_t *instanceProperties; /// 實(shí)例屬性列表
    // Fields below this point are not always present on disk.
    struct property_list_t *_classProperties;    /// 類屬性列表

    method_list_t *methodsForMeta(bool isMeta) { ///獲取實(shí)例方法列表或類方法列表
        if (isMeta) return classMethods;
        else return instanceMethods;
    }

    property_list_t *propertiesForMeta(bool isMeta, struct header_info *hi);   ///獲取實(shí)例屬性列表和類屬性列表。
};

可以看到結(jié)構(gòu)體中的成員和我們通過clang編譯器得到的結(jié)構(gòu)體是完全一致的，只是多了兩個(gè)方法，一個(gè)是獲取方法列表，一個(gè)是獲取屬性列表。通過對比，以后有什么疑問的話，就可以放心大膽地通過clang來編譯OC代碼，查看對應(yīng)的C++代碼，剖析本質(zhì)。
記得我們的命令哦：

xcrun -sdk -iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc xxx.m  -o ---.cpp

• 下面我們沿著runtime的執(zhí)行順序，解讀一下Category的實(shí)現(xiàn)。

1. 在Source目錄下，找到objc-os.mm文件，這是入口文件，對應(yīng)的objc_init方法就是引導(dǎo)初始化，向dyld(動(dòng)態(tài)鏈接庫)注冊鏡像文件。

void _objc_init(void)
{
    static bool initialized = false;
    if (initialized) return;
    initialized = true;
    
    // fixme defer initialization until an objc-using image is found?
    environ_init();
    tls_init();
    static_init();
    lock_init();
    exception_init();

    ///向dyld注冊鏡像文件
    _dyld_objc_notify_register(&map_2_images, load_images, unmap_image);
}

然后查看注冊方法，如果是初次閱讀runtime源碼，可能會(huì)有很多疑問，為了減少不必要的疑慮，我把查找順序梳理了一下，大家可以按照這個(gè)順序，直接找到Category的執(zhí)行方法：

查找Category實(shí)現(xiàn).png

關(guān)鍵代碼：

// Discover categories. 
    for (EACH_HEADER) {
        ///二維數(shù)組
        ///【【instance_method_list,class_method_list,property_list,protocol_list】
        ///   【instance_method_list,class_method_list,property_list,protocol_list】
        ///   【instance_method_list,class_method_list,property_list,protocol_list】
        ///   【instance_method_list,class_method_list,property_list,protocol_list】
        ///   【instance_method_list,class_method_list,property_list,protocol_list】】
        ///由于一個(gè)類可以有多個(gè)Category，
        ///每個(gè)Category中包含屬性列表、實(shí)例方法列表、類方法列表和協(xié)議列表。
        category_t **catlist = 
            _getObjc2CategoryList(hi, &count);
        bool hasClassProperties = hi->info()->hasCategoryClassProperties();

        for (i = 0; i < count; i++) {
            category_t *cat = catlist[i];
            Class cls = remapClass(cat->cls);
            ///判斷是否由弱引用導(dǎo)致的類已經(jīng)被釋放了
            if (!cls) {
                // Category's target class is missing (probably weak-linked).
                // Disavow any knowledge of this category.
                catlist[i] = nil;
                if (PrintConnecting) {
                    _objc_inform("CLASS: IGNORING category \?\?\?(%s) %p with "
                                 "missing weak-linked target class", 
                                 cat->name, cat);
                }
                continue;
            }

            // Process this category. 
            // First, register the category with its target class. 
            // Then, rebuild the class's method lists (etc) if 
            // the class is realized.
            ///向原有類注冊Category方法、屬性、協(xié)議
            bool classExists = NO;
            if (cat->instanceMethods ||  cat->protocols  
                ||  cat->instanceProperties) 
            {
                //綁定實(shí)例方法
                addUnattachedCategoryForClass(cat, cls, hi);
                if (cls->isRealized()) {
                    remethodizeClass(cls);
                    classExists = YES;
                }
                if (PrintConnecting) {
                    _objc_inform("CLASS: found category -%s(%s) %s", 
                                 cls->nameForLogging(), cat->name, 
                                 classExists ? "on existing class" : "");
                }
            }

            if (cat->classMethods  ||  cat->protocols  
                ||  (hasClassProperties && cat->_classProperties)) 
            {
                addUnattachedCategoryForClass(cat, cls->ISA(), hi);
                if (cls->ISA()->isRealized()) {
                    remethodizeClass(cls->ISA());
                }
                if (PrintConnecting) {
                    _objc_inform("CLASS: found category +%s(%s)", 
                                 cls->nameForLogging(), cat->name);
                }
            }
        }
    }

代碼中的關(guān)鍵部分，已經(jīng)逐行加了注釋，大家可以慢慢閱讀。
到了這里，就開始對實(shí)例方法和類方法進(jìn)行分別處理。類方法附加在元類對象(MetaClass)中，實(shí)例方法附加在類對象(Class)中。
我們下面以將實(shí)例方法添加到類對象為例，進(jìn)行講解。屬性、協(xié)議可以類比。
關(guān)鍵代碼在remethodizeClass中，將Category中的方法、屬性、協(xié)議附加到原來的類中，同時(shí)更新緩存列表。

/***********************************************************************
* remethodizeClass
* Attach outstanding categories to an existing class.
* Fixes up cls's method list, protocol list, and property list.
* Updates method caches for cls and its subclasses.
* Locking: runtimeLock must be held by the caller
**********************************************************************/
static void remethodizeClass(Class cls)
{
    category_list *cats;
    bool isMeta;

    runtimeLock.assertWriting();

    isMeta = cls->isMetaClass();

    // Re-methodizing: check for more categories
    if ((cats = unattachedCategoriesForClass(cls, false/*not realizing*/))) {
        if (PrintConnecting) {
            _objc_inform("CLASS: attaching categories to class '%s' %s", 
                         cls->nameForLogging(), isMeta ? "(meta)" : "");
        }
        
        attachCategories(cls, cats, true /*flush caches*/);        
        free(cats);
    }
}

繼續(xù)往下看，，我們發(fā)現(xiàn)attachCategories()方法，將Category附加到cls中，按照編譯順序，最后參與編譯的方法將會(huì)放在最前面。同時(shí)，在將方法添加到類中以后，更新方法緩存列表。

// Attach method lists and properties and protocols from categories to a class.
// Assumes the categories in cats are all loaded and sorted by load order, 
// oldest categories first.
static void 
attachCategories(Class cls, category_list *cats, bool flush_caches)
{
    if (!cats) return;
    if (PrintReplacedMethods) printReplacements(cls, cats);

    bool isMeta = cls->isMetaClass();

    // fixme rearrange to remove these intermediate allocations
    ///方法列表
    method_list_t **mlists = (method_list_t **)
        malloc(cats->count * sizeof(*mlists));
    ///屬性列表
    property_list_t **proplists = (property_list_t **)
        malloc(cats->count * sizeof(*proplists));
    ///協(xié)議列表
    protocol_list_t **protolists = (protocol_list_t **)
        malloc(cats->count * sizeof(*protolists));

    // Count backwards through cats to get newest categories first
    int mcount = 0;
    int propcount = 0;
    int protocount = 0;
    int i = cats->count;
    bool fromBundle = NO;
    ///從最后一個(gè)元素開始遍歷，如果多個(gè)Category中含有同名方法時(shí)，
    ///最終導(dǎo)致的結(jié)果就是，最后參與編譯的方法優(yōu)先執(zhí)行
    while (i--) {
        auto& entry = cats->list[i];

        method_list_t *mlist = entry.cat->methodsForMeta(isMeta);
        if (mlist) {
            mlists[mcount++] = mlist;
            fromBundle |= entry.hi->isBundle();
        }

        property_list_t *proplist = 
            entry.cat->propertiesForMeta(isMeta, entry.hi);
        if (proplist) {
            proplists[propcount++] = proplist;
        }

        protocol_list_t *protolist = entry.cat->protocols;
        if (protolist) {
            protolists[protocount++] = protolist;
        }
    }

    auto rw = cls->data();

    prepareMethodLists(cls, mlists, mcount, NO, fromBundle);
    rw->methods.attachLists(mlists, mcount);
    free(mlists);
    ///更新方法緩存列表
    if (flush_caches  &&  mcount > 0) flushCaches(cls);

    rw->properties.attachLists(proplists, propcount);
    free(proplists);

    rw->protocols.attachLists(protolists, protocount);
    free(protolists);
}

其中還有一個(gè)比較重要的方法 attachLists()，值得我們關(guān)注，在這里實(shí)現(xiàn)了內(nèi)存擴(kuò)容，方法列表的移動(dòng)和賦值功能。
void attachLists(List* const * addedLists, uint32_t addedCount) {
if (addedCount == 0) return;

    if (hasArray()) {
        // many lists -> many lists
        uint32_t oldCount = array()->count;
        uint32_t newCount = oldCount + addedCount;
        //擴(kuò)容
        setArray((array_t *)realloc(array(), array_t::byteSize(newCount)));
        array()->count = newCount;
        //移動(dòng) memmove(dest, source, count)
        //將array-list()即第一個(gè)元素開始的oldCount個(gè)元素移動(dòng)到array->list+addedCount的位置
        //即將隊(duì)首的元素移動(dòng)到隊(duì)尾，開頭空出addedCount個(gè)元素
        memmove(array()->lists + addedCount, array()->lists, 
                oldCount * sizeof(array()->lists[0]));
        //賦值
        //把a(bǔ)ddedList移動(dòng)到隊(duì)首，占據(jù)addedCount個(gè)位置
        //即Category中的方法/屬性/協(xié)議添加到列表開始的位置
        //這就是我們使用Category時(shí)，如果添加和原有方法同名方法時(shí)，會(huì)優(yōu)先執(zhí)行我們通過Category添加的方法的原因了。
        memcpy(array()->lists, addedLists, 
               addedCount * sizeof(array()->lists[0]));
    }
    else if (!list  &&  addedCount == 1) {
        // 0 lists -> 1 list
        list = addedLists[0];
    } 
    else {
        // 1 list -> many lists
        List* oldList = list;
        uint32_t oldCount = oldList ? 1 : 0;
        uint32_t newCount = oldCount + addedCount;
        setArray((array_t *)malloc(array_t::byteSize(newCount)));
        array()->count = newCount;
        if (oldList) array()->lists[addedCount] = oldList;
        memcpy(array()->lists, addedLists, 
               addedCount * sizeof(array()->lists[0]));
    }
}

關(guān)鍵部分都有注釋，希望大家可以看得明白。