+initialize和+load方法

之前在看項目組件化方案的時候蟀拷,看到蘑菇街的組件化方案中有在load方法中注冊vc的方法囤采。

所以想要完整了解一下load方法的具體細節(jié)免胃,另外發(fā)現(xiàn)initialize方法基本上和load是成對出現(xiàn)的狰闪,所以順便就一起看一下辛润。

initialize

官方文檔

Initializes the class before it receives its first message.
(在類收到第一條消息之前初始化它。)

官方文檔中對initialize方法的描述就一種懶加載的形式崎场,在類第一次收到消息的之前初始化。

源碼

IMP _class_lookupMethodAndLoadCache3(id obj, SEL sel, Class cls)
{
    return lookUpImpOrForward(cls, sel, obj, 
                              YES/*initialize*/, NO/*cache*/, YES/*resolver*/);
}
IMP lookUpImpOrForward(Class cls, SEL sel, id inst, 
                       bool initialize, bool cache, bool resolver)
{
//如果initialize==Yes,說明需要初始化,并且該類沒有進行過初始化,然后調(diào)用_class_initialize進行初始化
    if (initialize  &&  !cls->isInitialized()) {
        runtimeLock.unlockRead();
        _class_initialize (_class_getNonMetaClass(cls, inst));
        runtimeLock.read();
    }
}
void _class_initialize(Class cls)
{
    assert(!cls->isMetaClass());

    Class supercls;
    bool reallyInitialize = NO;

    // Make sure super is done initializing BEFORE beginning to initialize cls.
    // See note about deadlock above.
//在初始化之前先確保父類進行了初始化操作,如果沒有就先初始化父類
    supercls = cls->superclass;
    if (supercls  &&  !supercls->isInitialized()) {
        _class_initialize(supercls);
    }
    
    // Try to atomically set CLS_INITIALIZING.
    {
        monitor_locker_t lock(classInitLock);
        if (!cls->isInitialized() && !cls->isInitializing()) {
            cls->setInitializing();
            reallyInitialize = YES;
        }
    }
    
    if (reallyInitialize) {
        // We successfully set the CLS_INITIALIZING bit. Initialize the class.
        
        // Record that we're initializing this class so we can message it.
        _setThisThreadIsInitializingClass(cls);

        if (MultithreadedForkChild) {
            // LOL JK we don't really call +initialize methods after fork().
            performForkChildInitialize(cls, supercls);
            return;
        }

        if (PrintInitializing) {
            _objc_inform("INITIALIZE: thread %p: calling +[%s initialize]",
                         pthread_self(), cls->nameForLogging());
        }
//調(diào)用初始化發(fā)送,
        callInitialize(cls);

        if (PrintInitializing) {
            _objc_inform("INITIALIZE: thread %p: finished +[%s initialize]",
                             pthread_self(), cls->nameForLogging());
        }
        return;
    }
    
    else if (cls->isInitializing()) {
        if (_thisThreadIsInitializingClass(cls)) {
            return;
        } else if (!MultithreadedForkChild) {
            waitForInitializeToComplete(cls);
            return;
        } else {
            _setThisThreadIsInitializingClass(cls);
            performForkChildInitialize(cls, supercls);
        }
    }
    else if (cls->isInitialized()) {
        return;
    }
    
    else {
        // We shouldn't be here. 
        _objc_fatal("thread-safe class init in objc runtime is buggy!");
    }
}
void callInitialize(Class cls)
{
    ((void(*)(Class, SEL))objc_msgSend)(cls, SEL_initialize);
    asm("");
}

可以看到遂蛀,調(diào)用時會先去查看父類是否存在谭跨,并且父類是否有初始化過,如果滿足條件之后李滴,就會遞歸去調(diào)用

    if (supercls  &&  !supercls->isInitialized()) {
        _class_initialize(supercls);
    }

最后可以看到調(diào)用了一個方法callInitialize(cls)
仔細看這個方法螃宙,其實內(nèi)部就是一個objc_msgSend


void callInitialize(Class cls)
{
    ((void(*)(Class, SEL))objc_msgSend)(cls, SEL_initialize);
    asm("");
}

方法實現(xiàn)

接下來我們通過一些代碼來看一下initialize的執(zhí)行順序所坯。

首先我們創(chuàng)建一個類ZZRInitizial谆扎,然后重寫一下他的initialize方法。

#import <Foundation/Foundation.h>

NS_ASSUME_NONNULL_BEGIN

@interface ZZRInitizial : NSObject

@end

NS_ASSUME_NONNULL_END

--------------------------------------------------------------

#import "ZZRInitizial.h"

@implementation ZZRInitizial

+ (void)initialize
{
    NSLog(@"%s",__FUNCTION__);
}

@end

然后運行一下芹助,發(fā)現(xiàn)堂湖,什么都沒有打印,不過因為之前看過文檔和源碼状土,initialize是使用懶加載調(diào)用的无蜂,所以當我們沒有用到它的時候沒有打印也很正常。接下來我們試一下初始化一個實例蒙谓。

    [ZZRInitizial new];

可以看到現(xiàn)在就打印出來了

2019-05-05 13:58:26.566212+0800 initializeDemo[86317:3926410] +[ZZRInitizial initialize]

接下來我們定義一個繼承了ZZRInitizial的子類ZZRInitizialSubClass斥季,然后再調(diào)用子類的初始化實例。

    [ZZRInitizialSubClass new];

然后可以看到打印出的方法

2019-05-05 14:02:42.331628+0800 initializeDemo[86412:3934965] +[ZZRInitizial initialize]
2019-05-05 14:02:42.331745+0800 initializeDemo[86412:3934965] +[ZZRInitizialSubClass initialize]

接下來我們再創(chuàng)建一個ZZRInitizial的Category,然后初始化一個實例

2019-05-05 14:22:32.726589+0800 initializeDemo[86608:3962561] +[ZZRInitizial(myCategory) initialize]

我們會發(fā)現(xiàn)調(diào)用的是Category中的方法酣倾,而沒有調(diào)用原本類中的方法了舵揭。

總結

所以我們可以看到,initialize在類或者其子類的第一個方法被調(diào)用之前調(diào)用躁锡,并且使用懶加載的調(diào)用方式午绳,即沒有使用就不會調(diào)用。
并且因為是有系統(tǒng)調(diào)用稚铣,所以不需要再調(diào)用[super initialize]箱叁。
調(diào)用順序上,會先調(diào)用父類的initialize惕医,然后再調(diào)用原有類的initialize耕漱,如果有Category,并且Category中重寫了initialize方法抬伺,則會調(diào)用Category中的initialize螟够。

load

官方文檔

Invoked whenever a class or category is added to the Objective-C runtime; implement this method to perform class-specific behavior upon loading.
(當類或者類別加入runtime時,實現(xiàn)該方法峡钓,可以在類加載的時候做一些類特有的操作)

以上是官方文檔中對load方法的描述妓笙,也就是說當類被加入runtime,也就是被引用的時候能岩,就會實現(xiàn)該方法寞宫。
另外,在每一個類拉鹃、分類在程序運行的過程中除了手動調(diào)用之外辈赋,只會調(diào)用一次。

源碼

load_images(const char *path __unused, const struct mach_header *mh)
{
    // Return without taking locks if there are no +load methods here.
    if (!hasLoadMethods((const headerType *)mh)) return;

    recursive_mutex_locker_t lock(loadMethodLock);

    // Discover load methods
    {
        rwlock_writer_t lock2(runtimeLock);
        prepare_load_methods((const headerType *)mh);
    }

    // Call +load methods (without runtimeLock - re-entrant)
    call_load_methods();
}
void prepare_load_methods(const headerType *mhdr)
{
    size_t count, i;

    runtimeLock.assertWriting();

    classref_t *classlist = 
        _getObjc2NonlazyClassList(mhdr, &count);
    for (i = 0; i < count; i++) {
        schedule_class_load(remapClass(classlist[i]));
    }

    category_t **categorylist = _getObjc2NonlazyCategoryList(mhdr, &count);
    for (i = 0; i < count; i++) {
        category_t *cat = categorylist[i];
        Class cls = remapClass(cat->cls);
        if (!cls) continue;  // category for ignored weak-linked class
        realizeClass(cls);
        assert(cls->ISA()->isRealized());
        add_category_to_loadable_list(cat);
    }
}
//遞歸查找父類,父類優(yōu)先添加到集合中
static void schedule_class_load(Class cls)
{
    if (!cls) return;
    assert(cls->isRealized());  // _read_images should realize

    if (cls->data()->flags & RW_LOADED) return;

    // Ensure superclass-first ordering
    schedule_class_load(cls->superclass);

    add_class_to_loadable_list(cls);
    cls->setInfo(RW_LOADED); 
}
//把類和類的load方法添加到loadable_classes數(shù)組中,數(shù)組中每一個元素都是一個結構體,結構體中包含類和load方法的IMP
static struct loadable_class *loadable_classes = nil;
struct loadable_class {
    Class cls;  // may be nil
    IMP method;
};
void add_class_to_loadable_list(Class cls)
{
    IMP method;

    loadMethodLock.assertLocked();

    method = cls->getLoadMethod();
    if (!method) return;  // Don't bother if cls has no +load method
    
    if (PrintLoading) {
        _objc_inform("LOAD: class '%s' scheduled for +load", 
                     cls->nameForLogging());
    }
    
    if (loadable_classes_used == loadable_classes_allocated) {
        loadable_classes_allocated = loadable_classes_allocated*2 + 16;
        loadable_classes = (struct loadable_class *)
            realloc(loadable_classes,
                              loadable_classes_allocated *
                              sizeof(struct loadable_class));
    }
    
    loadable_classes[loadable_classes_used].cls = cls;
    loadable_classes[loadable_classes_used].method = method;
    loadable_classes_used++;
}
static struct loadable_category *loadable_categories = nil;
struct loadable_category {
    Category cat;  // may be nil
    IMP method;
};
//處理分類
void add_category_to_loadable_list(Category cat)
{
    IMP method;

    loadMethodLock.assertLocked();

    method = _category_getLoadMethod(cat);

    // Don't bother if cat has no +load method
    if (!method) return;

    if (PrintLoading) {
        _objc_inform("LOAD: category '%s(%s)' scheduled for +load", 
                     _category_getClassName(cat), _category_getName(cat));
    }
    
    if (loadable_categories_used == loadable_categories_allocated) {
        loadable_categories_allocated = loadable_categories_allocated*2 + 16;
        loadable_categories = (struct loadable_category *)
            realloc(loadable_categories,
                              loadable_categories_allocated *
                              sizeof(struct loadable_category));
    }

    loadable_categories[loadable_categories_used].cat = cat;
    loadable_categories[loadable_categories_used].method = method;
    loadable_categories_used++;
}

從上邊這段代碼的函數(shù)名就可以看出來膏燕,主要是準備load方法钥屈。
這段代碼處理了類的load方法,遞歸并獲取父類的坝辫,把類和類的load方法的IMP存儲到struct loadable_class結構體中篷就,并把結構體添加到了loadable_classes數(shù)組中。
另外處理分類load方法近忙,把分類和分類的load方法的IMP存儲到loadable_category結構體中竭业,并把結構體添加到了loadable_categories數(shù)組中。

然后接下來是重頭戲call_load_methods()

void call_load_methods(void)
{
    static bool loading = NO;
    bool more_categories;

    loadMethodLock.assertLocked();

    // Re-entrant calls do nothing; the outermost call will finish the job.
    if (loading) return;
    loading = YES;

    void *pool = objc_autoreleasePoolPush();

    do {
        // 1. Repeatedly call class +loads until there aren't any more
        while (loadable_classes_used > 0) {
            call_class_loads();
        }

        // 2. Call category +loads ONCE
        more_categories = call_category_loads();

        // 3. Run more +loads if there are classes OR more untried categories
    } while (loadable_classes_used > 0  ||  more_categories);

    objc_autoreleasePoolPop(pool);

    loading = NO;
}
static void call_class_loads(void)
{
    int i;
    
    // Detach current loadable list.
    struct loadable_class *classes = loadable_classes;
    int used = loadable_classes_used;
    loadable_classes = nil;
    loadable_classes_allocated = 0;
    loadable_classes_used = 0;
    
    // Call all +loads for the detached list.
    for (i = 0; i < used; i++) {
        Class cls = classes[i].cls;
        load_method_t load_method = (load_method_t)classes[i].method;
        if (!cls) continue; 

        if (PrintLoading) {
            _objc_inform("LOAD: +[%s load]\n", cls->nameForLogging());
        }
        (*load_method)(cls, SEL_load);
    }
    
    // Destroy the detached list.
    if (classes) free(classes);
}
static bool call_category_loads(void)
{
    int i, shift;
    bool new_categories_added = NO;
    
    // Detach current loadable list.
    struct loadable_category *cats = loadable_categories;
    int used = loadable_categories_used;
    int allocated = loadable_categories_allocated;
    loadable_categories = nil;
    loadable_categories_allocated = 0;
    loadable_categories_used = 0;

    // Call all +loads for the detached list.
    for (i = 0; i < used; i++) {
        Category cat = cats[i].cat;
        load_method_t load_method = (load_method_t)cats[i].method;
        Class cls;
        if (!cat) continue;

        cls = _category_getClass(cat);
        if (cls  &&  cls->isLoadable()) {
            if (PrintLoading) {
                _objc_inform("LOAD: +[%s(%s) load]\n", 
                             cls->nameForLogging(), 
                             _category_getName(cat));
            }
            (*load_method)(cls, SEL_load);
            cats[i].cat = nil;
        }
    }

    // Compact detached list (order-preserving)
    shift = 0;
    for (i = 0; i < used; i++) {
        if (cats[i].cat) {
            cats[i-shift] = cats[i];
        } else {
            shift++;
        }
    }
    used -= shift;

    // Copy any new +load candidates from the new list to the detached list.
    new_categories_added = (loadable_categories_used > 0);
    for (i = 0; i < loadable_categories_used; i++) {
        if (used == allocated) {
            allocated = allocated*2 + 16;
            cats = (struct loadable_category *)
                realloc(cats, allocated *
                                  sizeof(struct loadable_category));
        }
        cats[used++] = loadable_categories[i];
    }

    // Destroy the new list.
    if (loadable_categories) free(loadable_categories);

    // Reattach the (now augmented) detached list. 
    // But if there's nothing left to load, destroy the list.
    if (used) {
        loadable_categories = cats;
        loadable_categories_used = used;
        loadable_categories_allocated = allocated;
    } else {
        if (cats) free(cats);
        loadable_categories = nil;
        loadable_categories_used = 0;
        loadable_categories_allocated = 0;
    }

    if (PrintLoading) {
        if (loadable_categories_used != 0) {
            _objc_inform("LOAD: %d categories still waiting for +load\n",
                         loadable_categories_used);
        }
    }

    return new_categories_added;
}

這段代碼主要調(diào)用了類的load方法及舍,優(yōu)先調(diào)用父類的load方法永品,然后調(diào)用分類的load方法。
調(diào)用父類的load方法主要是通過(*load_method)(cls, SEL_load);方法直接調(diào)用指針击纬。
但是手動調(diào)用和自動調(diào)用的區(qū)別就是手動調(diào)用的時候是通過objc_msgSend而不是指針鼎姐。

方法實現(xiàn)

同樣的,我們新建一個類ZZRLoad

#import <Foundation/Foundation.h>

NS_ASSUME_NONNULL_BEGIN

@interface ZZRLoad : NSObject

@end

NS_ASSUME_NONNULL_END

----------------------------------------

#import "ZZRLoad.h"

@implementation ZZRLoad

+ (void)load
{
    NSLog(@"%s",__FUNCTION__);
}

@end

然后運行代碼,我們就會發(fā)現(xiàn)炕桨,ZZRLoadload方法就已經(jīng)執(zhí)行了饭尝,而且是在最前邊執(zhí)行的。

2019-05-05 15:34:56.613609+0800 initializeDemo[87221:4058674] +[ZZRLoad load]

接下來基于ZZRLoad創(chuàng)建一個子類ZZRLoadSubClass献宫,然后運行會發(fā)現(xiàn):

2019-05-05 15:38:25.778688+0800 initializeDemo[87271:4065322] +[ZZRLoad load]
2019-05-05 15:38:25.779203+0800 initializeDemo[87271:4065322] +[ZZRLoadSubClass load]

兩個方法都執(zhí)行了load钥平。

然后基于ZZRLoad創(chuàng)建一個分類,運行后會發(fā)現(xiàn):

2019-05-05 15:39:26.135793+0800 initializeDemo[87297:4067390] +[ZZRLoad load]
2019-05-05 15:39:26.136449+0800 initializeDemo[87297:4067390] +[ZZRLoadSubClass load]
2019-05-05 15:39:26.136542+0800 initializeDemo[87297:4067390] +[ZZRLoad(myCategory) load]

三個也都執(zhí)行了姊途。

總結

Load方法會在runtime加載類涉瘾、分類的時候調(diào)用,每個類捷兰、分類的load方法在程序運行的過程中只會調(diào)用一次(你手動調(diào)用的不算數(shù))立叛。由于load函數(shù)是系統(tǒng)自動加載的,因此不需要調(diào)用父類的load函數(shù)贡茅,否則父類的load函數(shù)會多次執(zhí)行秘蛇。

區(qū)別

系統(tǒng)中為了保障線程安全,在load方法內(nèi)部使用了鎖顶考,所以我們在使用的時候盡量需要在load方法中添加太多邏輯赁还,防止線程阻塞。
對弈initialize方法中主要用來對一些不方便在編譯期初始化的對象進行賦值驹沿。

參考資料

load - NSObject | Apple Developer Documentation
initialize - NSObject | Apple Developer Documentation
iOS類方法load和initialize詳解 - 掘金
【OC底層】Category艘策、+load方法、+initialize方法原理 - 這酸爽渊季! - 博客園
iOS - + initialize 與 +load - 簡書
通過源碼查看load和initialize - 簡書

?著作權歸作者所有,轉載或內(nèi)容合作請聯(lián)系作者
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