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iOS底層原理探索— Category的本質(zhì)(二)

今天繼續(xù)帶領(lǐng)大家探索iOS之關(guān)聯(lián)對(duì)象的本質(zhì)碌燕。

我們?cè)?a href="http://www.reibang.com/p/6735b7ec0fe5" target="_blank">iOS底層原理探索— Category的本質(zhì)(一)中提到過(guò)在iOS中分類不能直接添加成員變量。在分類中添加的屬性并不會(huì)幫助我們自動(dòng)生成成員變量瓣蛀，只會(huì)生成set陆蟆、get方法的聲明，需要我們自己去實(shí)現(xiàn)惋增。叠殷，下面我們驗(yàn)證一下：

我們創(chuàng)建一個(gè)本類Person，在類中聲明int類型的age屬性诈皿，然后創(chuàng)建一個(gè)Person的分類林束，并在分類中聲明int類型的weight屬性像棘，然后在main.m文件中導(dǎo)入分類的頭文件，創(chuàng)建一個(gè)Person的對(duì)象壶冒，給age和weight屬性賦值缕题，并且打印兩個(gè)屬性值：

測(cè)試代碼.png

通過(guò)編譯運(yùn)行，我們發(fā)現(xiàn)程序崩潰胖腾，崩潰信息就是就找不到Person的setWeight方法烟零。而且程序在分類中報(bào)出兩個(gè)警告，找不到Person分類的setWeight方法和weight方法咸作，從而驗(yàn)證我們上面的結(jié)論锨阿。

分類屬性崩潰信息.png

分類聲明屬性警告.png

這時(shí)可能會(huì)有人提出，既然系統(tǒng)沒(méi)有為我們生成set记罚、get方法的實(shí)現(xiàn)墅诡，那我們手動(dòng)實(shí)現(xiàn)set、get方法的實(shí)現(xiàn)不就可以了嗎桐智？我們繼續(xù)驗(yàn)證一下這個(gè)方法可不可行：

我們?cè)诜诸惖?code>.m文件中聲明全局變量_weight末早，并實(shí)現(xiàn)set、get方法说庭，然后運(yùn)行程序：

手動(dòng)實(shí)現(xiàn)set方法.png

通過(guò)運(yùn)行我們發(fā)現(xiàn)確實(shí)完成了賦值并打印出結(jié)果然磷，但是這樣有一個(gè)問(wèn)題不知道大家有沒(méi)有發(fā)現(xiàn)，我們聲明的全局變量_weight口渔，無(wú)論對(duì)象創(chuàng)建與銷毀样屠，只要程序在運(yùn)行_weight變量就存在。如果我們?cè)賱?chuàng)建一個(gè)新的Person對(duì)象缺脉，給weight賦不同的值痪欲，那么之前我們創(chuàng)建的person對(duì)象的weight屬性的值也會(huì)改變：

聲明全局變量后測(cè)試.png

手動(dòng)添加set礁扮、get方法實(shí)現(xiàn)的辦法失敗了知举，那我們可不可以通過(guò)runtime的一些方式間接實(shí)現(xiàn)添加成員變量的效果呢？答案是可以的太伊，下面就給大家介紹關(guān)聯(lián)對(duì)象的方法雇锡。

關(guān)聯(lián)對(duì)象

在OC中，runtime提供了動(dòng)態(tài)添加屬性和獲得屬性的API：objc_setAssociatedObject僚焦、objc_getAssociatedObject锰提，下面我們用代碼來(lái)演示一下具體使用方法：

關(guān)聯(lián)對(duì)象語(yǔ)法測(cè)試.png

添加關(guān)聯(lián)對(duì)象

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

/*  參數(shù)解讀
* object : 給哪個(gè)對(duì)象添加屬性立肘。這里要給自己添加屬性边坤，用self。
* key : 屬性名谅年，根據(jù)key獲取關(guān)聯(lián)對(duì)象的屬性的值茧痒。傳入一個(gè)指針即可。在objc_getAssociatedObject中通過(guò)次key獲得屬性的值并返回融蹂。
* value : 關(guān)聯(lián)的值旺订，也就是通過(guò)set方法傳入的值給屬性。
* policy : 策略殿较，屬性以什么形式保存耸峭。
*/

其中參數(shù)policy對(duì)應(yīng)的是枚舉值：

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

分別對(duì)應(yīng)的修飾符為：

objc_AssociationPolicy.png

獲得關(guān)聯(lián)對(duì)象

objc_getAssociatedObject(id object, const void *key);
/*  參數(shù)解讀
* object : 獲取哪個(gè)對(duì)象里面的關(guān)聯(lián)的屬性洽瞬。
* key : 屬性，與objc_setAssociatedObject中的key相對(duì)應(yīng)业汰，即通過(guò)key值取出value伙窃。

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);
}

至此我們就了解了關(guān)聯(lián)對(duì)象以及如何使用關(guān)聯(lián)對(duì)象。下面我們從底層源碼來(lái)進(jìn)一步了解關(guān)聯(lián)對(duì)象的實(shí)現(xiàn)原理样漆。

關(guān)聯(lián)對(duì)象實(shí)現(xiàn)原理

添加關(guān)聯(lián)對(duì)象

我們?cè)?code>runtime源碼中找到objc_setAssociatedObject函數(shù)：

objc_setAssociatedObject.png

_object_set_associative_reference.png

通過(guò)紅框標(biāo)注我們找到了4個(gè)對(duì)象，其實(shí)這4個(gè)對(duì)象就是實(shí)現(xiàn)關(guān)聯(lián)對(duì)象技術(shù)的核心對(duì)象：
AssociationsManager
AssociationsHashMap
ObjectAssociationMap
ObjcAssociation

我們分別進(jìn)入這4個(gè)對(duì)象內(nèi)部查看它們之間的關(guān)系：

AssociationsManager

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

AssociationsManager.png

AssociationsHashMap

我們繼續(xù)查看AssociationsHashMap內(nèi)部的源碼鳍怨。發(fā)現(xiàn)AssociationsHashMap繼承自unordered_map(均由紅框標(biāo)注):

AssociationsHashMap.png

unordered_map內(nèi)源碼.png

從unordered_map源碼中我們可以看出_Key和_Tp也就是前兩個(gè)參數(shù)對(duì)應(yīng)著map中的Key和Value跪妥，那么對(duì)照上面AssociationsHashMap內(nèi)源碼發(fā)現(xiàn)_Key中傳入的是disguised_ptr_t鞋喇，_Tp傳入的值則為ObjectAssociationMap*(AssociationsHashMap圖中用紅線標(biāo)注)。

同樣我們來(lái)到黃框標(biāo)注ObjectAssociationMap中眉撵，發(fā)現(xiàn)ObjectAssociationMap中同樣也是獎(jiǎng)ObjcAssociation以參數(shù)形式傳入侦香，并以key、Value的方式存儲(chǔ)著ObjcAssociation(AssociationsHashMap圖中用黃線標(biāo)注)纽疟。

我們繼續(xù)來(lái)到ObjcAssociation源碼中查看：

ObjcAssociation.png

現(xiàn)在我們已經(jīng)對(duì)AssociationsManager、 AssociationsHashMap、 ObjectAssociationMap错蝴、ObjcAssociation四個(gè)對(duì)象之間的關(guān)系有了簡(jiǎn)單的認(rèn)識(shí)洲愤，那么接下來(lái)我們回到objc_setAssociatedObject源碼，具體查看一下objc_setAssociatedObject函數(shù)中傳入的四個(gè)參數(shù)究竟做了哪些操作：

執(zhí)行順序.png

acquireValue.png

DISGUISE.png

如果我們value傳入nil的話則會(huì)執(zhí)行圖中5標(biāo)注的代碼贫堰。

我們將以上分析用一張示意圖來(lái)展示：

objc_setAssociatedObject示意圖.png

分析到這里我們可以總結(jié)出：一個(gè)實(shí)例對(duì)象就對(duì)應(yīng)一個(gè)ObjectAssociationMap穆壕，而ObjectAssociationMap里面存儲(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，ObjcAssociation中存儲(chǔ)著關(guān)聯(lián)對(duì)象的value和policy其屏。
我們也可以得出結(jié)論：關(guān)聯(lián)對(duì)象并不是放在了原來(lái)的對(duì)象里面喇勋，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。

獲得關(guān)聯(lián)對(duì)象

我們進(jìn)入objc_getAssociatedObject函數(shù)內(nèi)部查看偎行，發(fā)現(xiàn)其內(nèi)部調(diào)用的是_object_get_associative_reference函數(shù)：

objc_getAssociatedObject.png

_object_get_associative_reference.png

移除關(guān)聯(lián)對(duì)象

通過(guò)調(diào)用objc_removeAssociatedObjects用來(lái)刪除所有的關(guān)聯(lián)對(duì)象癌椿。其內(nèi)部調(diào)用的是_object_remove_assocations函數(shù)。我們直接查看_object_remove_assocations函數(shù)內(nèi)部源碼：

_object_remove_assocations.png

當(dāng)然，即使我們沒(méi)有調(diào)用移除關(guān)聯(lián)對(duì)象的方法晴及，在對(duì)象銷毀的時(shí)候都办，對(duì)應(yīng)的關(guān)聯(lián)對(duì)象也會(huì)被銷毀。因?yàn)樵?code>dealloc執(zhí)行的時(shí)候，底層會(huì)檢查是否有關(guān)聯(lián)對(duì)象琳钉。

至此我們就完成了關(guān)聯(lián)對(duì)象的底層探索势木，如有疑問(wèn)歡迎大家留言。