OC底層原理13-類的加載(二)

iOS--OC底層原理文章匯總

本文繼續(xù)研究類的加載--分類(類別)润梯。

分類Category

在 類加載(一)category_list -> attachCategories中研究到留特,對分類操作處理了陌选,那么就需要對分類是如何加載做一個探究。

1.研究方法:clang

main.m中新建一個分類蕊苗,定義一些方法,clang之得到main.cpp

// 底層分類的結構
struct _category_t {
    const char *name;
    struct _class_t *cls;
    const struct _method_list_t *instance_methods;
    const struct _method_list_t *class_methods;
    const struct _protocol_list_t *protocols;
    const struct _prop_list_t *properties;
};

2.Documentation

分類解釋

在objc源碼中找尋category_t,也能查看到分類的底層結構


struct category_t {
    const char *name;
    classref_t cls;
    struct method_list_t *instanceMethods;
    struct method_list_t *classMethods;
    struct protocol_list_t *protocols;
    struct property_list_t *instanceProperties;
    // 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);
    
    protocol_list_t *protocolsForMeta(bool isMeta) {
        if (isMeta) return nullptr;
        else return protocols;
    }
};

分類本質

  • 有兩個屬性:name(類的名稱) 和 cls(類對象)
  • 有兩個 method_list_t類型的方法列表:分類中實現(xiàn)的實例方法+類方法
  • 一個protocol_list_t類型的協(xié)議列表:分類中實現(xiàn)的協(xié)議
  • 一個prop_list_t類型的屬性列表:分類中定義的屬性,一般在分類中添加的屬性都是通- 過關聯(lián)對象來實現(xiàn)
  • 需要注意的是是尔,分類中的屬性是沒有setter、getter方法

分類的數(shù)據(jù)加載

1)methodizeClass -> objc::unattachedCategories.attachToClass(加入兩次時會進入attachCategories)-> attachCategories;
2)_read_images -> load_categories_nolock ->attachCategories;
會進入分類操作蝶溶,會有這樣一個方法attachCategories,它是將方法列表嗜历、屬性和協(xié)議從分類附加到類,這里就對分類的數(shù)據(jù)進行加載抖所。

attachToClass

void attachToClass(Class cls, Class previously, int flags)
    {
        runtimeLock.assertLocked();
        ASSERT((flags & ATTACH_CLASS) ||
               (flags & ATTACH_METACLASS) ||
               (flags & ATTACH_CLASS_AND_METACLASS));

        const char *mangledName  = cls->mangledName();
        
        auto &map = get();
        auto it = map.find(previously);
        if (it != map.end()) {  // 兩次加載類時會進入
            category_list &list = it->second;
            if (flags & ATTACH_CLASS_AND_METACLASS) {
                int otherFlags = flags & ~ATTACH_CLASS_AND_METACLASS;
                //   對象方法
                attachCategories(cls, list.array(), list.count(), otherFlags | ATTACH_CLASS);
                // 類方法
                attachCategories(cls->ISA(), list.array(), list.count(), otherFlags | ATTACH_METACLASS);
            } else {
                // 元類情況
                attachCategories(cls, list.array(), list.count(), flags);
            }
            map.erase(it);
        }
    }

循環(huán)中會執(zhí)行兩次attachCategories, 原因是會執(zhí)行對象方法梨州,類方法。

attachCategories

// 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, const locstamped_category_t *cats_list, uint32_t cats_count,
                 int flags)
{
    if (slowpath(PrintReplacedMethods)) {
        printReplacements(cls, cats_list, cats_count);
    }
    if (slowpath(PrintConnecting)) {
        _objc_inform("CLASS: attaching %d categories to%s class '%s'%s",
                     cats_count, (flags & ATTACH_EXISTING) ? " existing" : "",
                     cls->nameForLogging(), (flags & ATTACH_METACLASS) ? " (meta)" : "");
    }

    /*
     * Only a few classes have more than 64 categories during launch.
     * This uses a little stack, and avoids malloc.
     *
     * Categories must be added in the proper order, which is back
     * to front. To do that with the chunking, we iterate cats_list
     * from front to back, build up the local buffers backwards,
     * and call attachLists on the chunks. attachLists prepends the
     * lists, so the final result is in the expected order.
     */
    constexpr uint32_t ATTACH_BUFSIZ = 64;
    method_list_t   *mlists[ATTACH_BUFSIZ];
    property_list_t *proplists[ATTACH_BUFSIZ];
    protocol_list_t *protolists[ATTACH_BUFSIZ];

    uint32_t mcount = 0;
    uint32_t propcount = 0;
    uint32_t protocount = 0;
    bool fromBundle = NO;
    bool isMeta = (flags & ATTACH_METACLASS);
    auto rwe = cls->data()->extAllocIfNeeded();  // 初始化rwe 
  
    const char *mangledName  = cls->mangledName();
    const char *LGPersonName = "LGPerson";
    if (strcmp(mangledName, LGPersonName) == 0) {
        bool kc_isMeta = cls->isMetaClass();
        auto kc_rw = cls->data();
        auto kc_ro = kc_rw->ro();
        if (!kc_isMeta) {
            printf("%s: 這個是我要研究的 %s \n",__func__,LGPersonName);
        }
    }
    
    for (uint32_t i = 0; i < cats_count; i++) {
        auto& entry = cats_list[I];
         // 會倒序查
         method_list_t *mlist = entry.cat->methodsForMeta(isMeta);
        if (mlist) {
            // 由上一章可知是調用了``prepareMethodLists``對方法進行了序列化的田轧,按照方法的``sel``地址進行了排序暴匠。 

            if (mcount == ATTACH_BUFSIZ) {
                prepareMethodLists(cls, mlists, mcount, NO, fromBundle);
                rwe->methods.attachLists(mlists, mcount);
                mcount = 0;
            }
            // ATTACH_BUFSIZ = 64; 允許容納64,代表容量
            mlists[ATTACH_BUFSIZ - ++mcount] = mlist;
            fromBundle |= entry.hi->isBundle();
        }
        property_list_t *proplist =
            entry.cat->propertiesForMeta(isMeta, entry.hi);
        if (proplist) {
            if (propcount == ATTACH_BUFSIZ) {
                rwe->properties.attachLists(proplists, propcount);
                propcount = 0;
            }
            proplists[ATTACH_BUFSIZ - ++propcount] = proplist;
        }
        protocol_list_t *protolist = entry.cat->protocolsForMeta(isMeta);
        if (protolist) {
            if (protocount == ATTACH_BUFSIZ) {
                rwe->protocols.attachLists(protolists, protocount);
                protocount = 0;
            }
            protolists[ATTACH_BUFSIZ - ++protocount] = protolist;
        }
    }
    if (mcount > 0) {
        prepareMethodLists(cls, mlists + ATTACH_BUFSIZ - mcount, mcount, NO, fromBundle);
        //  mlists + ATTACH_BUFSIZ - mcount:進行內存平移傻粘,依次讀取每窖,再添加到rwe中
        rwe->methods.attachLists(mlists + ATTACH_BUFSIZ - mcount, mcount);
        if (flags & ATTACH_EXISTING) flushCaches(cls);
    }
    rwe->properties.attachLists(proplists + ATTACH_BUFSIZ - propcount, propcount);
    rwe->protocols.attachLists(protolists + ATTACH_BUFSIZ - protocount, protocount);
}
  • rwe->extAllocIfNeeded: 為rwe初始化帮掉,之前的流程沒有值,從這里可以發(fā)現(xiàn)窒典,原來本類中有分類需要加載時才會對rwe進行賦值蟆炊。
  • attachLists
    void attachLists(List* const * addedLists, uint32_t addedCount) {
        if (addedCount == 0) return;
        if (hasArray()) {
            // many lists -> many lists  加載非常多的list時
            uint32_t oldCount = array()->count;
            uint32_t newCount = oldCount + addedCount;
            setArray((array_t *)realloc(array(), array_t::byteSize(newCount)));
            array()->count = newCount;
            memmove(array()->lists + addedCount, array()->lists, 
                    oldCount * sizeof(array()->lists[0]));
            memcpy(array()->lists, addedLists, 
                   addedCount * sizeof(array()->lists[0]));
        }
        else if (!list  &&  addedCount == 1) {
            // 0 lists -> 1 list 第一次加載時
            list = addedLists[0];
        } 
        else {
            // 1 list -> many lists,第二次加載有很多l(xiāng)ist時
            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]));
        }
    }

當?shù)诙吻闆r發(fā)生時瀑志,會新建一個list涩搓,然后復制之前的oldList,把oldlist插入到新建list的后面,原因是為了性能劈猪,遍歷oldlist再去添加newlist會比新建更耗費性能昧甘。
rwe->methods.attachListsrwe->protocols.attachLists战得、rwe->properties.attachLists就是對rwe賦值操作充边,目的是為了把分類中的數(shù)據(jù)在本類中添加屬性、方法常侦、協(xié)議浇冰。
memmove將內容從oldcount位置挨個添加old數(shù)據(jù),越后面添加的排最前面刮吧。

總結一下attachCategories流程

attachCategories流程

上一章中在類中實現(xiàn)了+load,就對懶加載類和非懶加載類進行了區(qū)別『ィ現(xiàn)在定義兩個分類LGPerson+LGALGPerson+LGA杀捻。都在其中實現(xiàn)+load, 如下:

// LGPerson.h
@implementation LGPerson

+ (void)load{
    
}
- (void)kc_instanceMethod3{
    NSLog(@"%s",__func__);
}
- (void)kc_instanceMethod1{
    NSLog(@"%s",__func__);
}
- (void)kc_instanceMethod2{
    NSLog(@"%s",__func__);
}
+ (void)kc_sayClassMethod{
    NSLog(@"%s",__func__);
}
@end
// LGPerson+LGA.m 代碼
@implementation LGPerson (LGA)
+ (void)load{
    
}
- (void)kc_instanceMethod1{
    NSLog(@"%s",__func__);
}
- (void)cateA_2{
    NSLog(@"%s",__func__);
}
- (void)cateA_1{
    NSLog(@"%s",__func__);
}
- (void)cateA_3{
    NSLog(@"%s",__func__);
}
@end
/* -------------------------------*/
// LGPerson+LGB.m 代碼
@implementation LGPerson (LGB)

+ (void)load{
    
}
- (void)kc_instanceMethod1{
    NSLog(@"%s",__func__);
}
- (void)cateB_2{
    NSLog(@"%s",__func__);
}
- (void)cateB_1{
    NSLog(@"%s",__func__);
}
- (void)cateB_3{
    NSLog(@"%s",__func__);
}
@end

主類和分類是否實現(xiàn)load井厌,就會有以下4種情況:

  • 1.主類 實現(xiàn)load,分類 實現(xiàn)load:全部都從load_image加載到數(shù)據(jù)
    遍歷list

    依次遍歷時墓拜,就會打印出兩個分類數(shù)據(jù)氯夷。就是上面分析attachCategoriesload_iamges流程雇毫。具體調試下會是一下兩個情況:
    1)從map_images -> map_images_nolock -> _read_images -> readClass -> _getObjc2NonlazyClassList -> realizeClassWithoutSwift -> methodizeClass -> attachToClass,此時的mlists是一維數(shù)組,然后走到load_images部分捞蛋。
    2)從load_images --> loadAllCategories -> load_categories_nolock -> load_categories_nolock -> attachCategories -> attachLists,此時的mlists是二維數(shù)組
  • 2.主類 實現(xiàn)load,分類未實現(xiàn)load:read_images流程加載數(shù)據(jù),在編譯時期就完成了data的讀取
    realizeClassWithoutSwift分析情況2
  • 3.主類呕诉、分類均未實現(xiàn)load:則在第一次消息的時候再加載數(shù)據(jù)

    read_class加載

    當主類、分類均未實現(xiàn)load都未實現(xiàn)load時亦渗,read_class 的baseMethods有16個,(LGPerson的8個兑牡,包括了兩屬性的set央碟,get方法,兩個分類各4個),這說明在程序readClass時就能從Mach-O中讀取data數(shù)據(jù)了亿虽。說明這是在編譯時期就完成了方法的加載菱涤,在類第一次消息的流程中就加載了數(shù)據(jù)。

  • 4.主類未實現(xiàn)load洛勉,分類實現(xiàn)load:迫使主類提前加載數(shù)據(jù)
    readClassbaseMethods讀到了8個方法LGPerson的8個方法粘秆,分類的都沒有。

    image.png

四種情況總結分析
主類分類搭配加載

類加載總結:流程:在_read_images -> readClass過程中收毫,realizeClassWithoutSwift之前獲取到類的地址攻走、name,進入realizeClassWithoutSwift之后此再,將data數(shù)據(jù)從ro傳遞到了rw,確定本類父類昔搂、元類的繼承鏈關系過程,并在methodizeClass中對類的屬性输拇、方法摘符、協(xié)議列表進行序列化,在經(jīng)過attachCategoriesrwe添加了分類屬性策吠、方法逛裤、協(xié)議,最后返回類的信息猴抹。由此完成了整個類的信息加載带族。

最后編輯于
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