1、往期文章

iOS 底层探索文章系列

上一篇中，我们分析了 类是如何加载到内存中的，那么今天我们探索的是，分类是如何加载到类里面的，以及分类和类搭配使用的情况。

2、探索分类的本质

我们用以下三种方式来探索分类的本质是什么

2.1 通过 Xcode Documentation

在 Documentation 搜索 Category 关键字

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2.2 通过 objc 源码搜索 category_t

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2.3 通过 clang

在终端输入 clang -rewrite-objc main.m -o main.cpp ，然后查看生成的c++文件

在源码中，我们已经得知分类的类型为 catagory_t

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然后我们发现分类的倒数第二个的值为0，说明没有协议，所以被赋值为0。继续搜索 _CATEGORY_INSTANCE_METHODS_LGPerson_，找到其底层实现

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其中有一个方法，格式为：sel+签名+函数地址。这个就是我们前面分析过的 method_t 的结构，我们在 objc 源码里面搜索 method_t。

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发现跟我们上面所说的一一对应了

  • name = sel
  • types = 签名
  • imp = 函数地址

同时，我们也注意到一个问题，在分类中，我们定义了两个属性，但是编译成c++之后，并没有看到相关属性，这是因为 分类中定义的属性没有相应的set和get方法的实现，只有方法的声明，后续我们将在关联对象的篇章中进行分析。

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2.4 总结

综上所述，分类的本质就是一个 category_t 的结构体类型

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3、分类的加载

我们先给 LGPerson 创建两个分类 LGA 和 LGB

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在上一篇文章中，我们查看 methodizeClass 的实现时，可以发现 类的数据 和 分类的数据 是分开处理的，主要原因是因为在 编译阶段，就已经确定好了方法的归属位置，而分类是后面才加进来的。

其中分类需要通过 attachLists 方法添加到类之后，外界才能进行试验，在此过程，我们已经知道了分类加载三个步骤中的后面两个步骤

  • 分类数据 加载时机: 根据 类和分类是否实现 load 方法 来区分不同的时机。
  • 在 attachCategories 方法中准备分类数据
  • 在 attachLists 中将分类数据添加到主类

4、分类的加载时机

下面我们来探索 分类数据的加载时机，以主类和两个分类实现 load 方法为例

4.1 通过第二步反推第一步的加载时机

通过上一篇文章我们了解到，当在走到 attachCategories 方法时，必然会有分类数据的加载，可以通过反推法查看 在什么时候调用 attachCategories 的，通过查找，有两个方法中调用

  • 在 load_categories_nolock 方法中

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  • 在 attachToClass 方法中，这里经过调试发现，基本不会进到if流程中，除非加载两次，一般的类一般只会加载一次

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我们直接运行 objc 代码，可以得出以下打印日志，通过输出日志可以发现 attachToClass 方法的下一步就是 load_categories_nolock 方法，进行加载分类数据

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我们全局搜索 load_categories_nolock 的调用的地方，发现只有两次调用

一次是在 loadAllCategories 方法

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另外一次是在 _read_images 方法，但是经过调试，是不会进入这个if判断流程的，而是走的 loadAllCategories

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最后，我们全局搜索 loadAllCategories 在哪里地方进行了调用，发现只有 load_images 方法里面进行了调用

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4.2 通过堆栈信息分析

在 attachCategories 中加自定义逻辑的断点，bt 查看堆栈信息。

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可得，在上述情况下分类的数据加载时机为 attachCategories -> load_categories_nolock -> loadAllCategories -> load_images，而我们分类的正常加载流程为 realizeClassWithoutSwift -> methodizeClass -> attachToClass ->attachCategories

我们看另外一种情况，主类和分类(LGA)实现 load，分类(LGB)不实现

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可以看到，只要有一个分类是非懒加载分类，那么所有的分类都会被标记位非懒加载分类。

5、类和分类的搭配使用

通过上面的例子，我们可以将类和分类是否实现 load 方法分为四种情况

类和分类 分类实现 load 分类未实现 load
类实现 load 非懒加载类 + 非懒加载分类 非懒加载类 + 懒加载分类
类未实现 load 懒加载类 + 非懒加载分类 懒加载类 + 懒加载分类

5.1 非懒加载类 + 非懒加载分类

  • 类的数据加载是通过 _getObjc2NonlazyClassList 加载，即对 ro、rw 的操作和对 rwe 赋值初始化，在extAlloc 方法中。
  • 分类的数据加载是通过 load_images 加载到类中的。

调用路径为

  • map_images -> map_images_nolock -> _read_images -> readClass -> _getObjc2NonlazyClassList -> realizeClassWithoutSwift -> methodizeClass -> attachToClass，此时的 mlists 是一维数组，然后走到 load_images 部分。
  • load_images -> loadAllCategories -> load_categories_nolock -> load_categories_nolock -> attachCategories -> attachLists，此时的 mlists 是二维数组。

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5.2 非懒加载类 + 懒加载分类

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  • 类和分类的加载在 read_images 就加载好数据了
  • 其中 data 数据在编译期就已经完成了

5.3 懒加载类 + 非懒加载分类

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  • 此情况下会迫使主类提前加载，即主类强行转换为 非懒加载类样式。

5.4 懒加载类 + 懒加载分类

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  • 此情况下懒加载类与懒加载分类的数据加载是在 消息第一次调用时加载

5.5 总结

  • 1. 非懒加载类 + 非懒加载分类，其数据的加载在 load_images 方法中，首先对类进行加载，然后把分类的信息贴到类中。
  • 2. 非懒加载类 + 懒加载分类，其数据加载在 read_image 就加载数据，数据来自data，data在编译时期就已经完成，即data中除了类的数据，还有分类的数据，与类绑定在一起。
  • 3. 懒加载类 + 懒加载分类，其数据加载推迟到 第一次消息时，数据同样来自data，data在编译时期就已经完成。
  • 4. 懒加载类 + 非懒加载分类，只要分类实现了load，会迫使主类提前加载，即在 _read_images 中不会对类做实现操作，需要在 load_images 方法中触发类的数据加载，即rwe初始化，同时加载分类数据。