【Objective-C】探索Category底层的实质
无论一个类设计的多么完美，在未来的需求演进中，都有可能会碰到一些无法预测的情况。那怎么扩展已有的类呢？一般而言，继承和组合是不错的选择。但是在Objective-C 2.0中，又提供了category这个语言特性，可以动态地为已有类添加新行为。如今category已经遍布于Objective-C代码的各个角落，从Apple官方的framework到各个开源框架，从功能繁复的大型APP到简单的应用，catagory无处不在。本文对category做了比较全面的整理，希望对读者有所裨益。
Objective-C中类别特性的作用如下：
（1）可以将类的实现分散到多个不同文件或多个不同框架中（补充新的方法）。
（2）可以创建私有方法的前向引用。
（3）可以向对象添加非正式协议。
Objective-C中类别特性的局限性如下：
（1）类别只能想原类中添加新的方法，且只能添加而不能删除或修改原方法，不能向原类中添加新的属性。
（2）类别向原类中添加的方法是全局有效的而且优先级最高，如果和原类的方法重名，那么会无条件覆盖掉原来的方法。
一、Category的底层实现
Objective-C 通过 Runtime 运行时来实现动态语言这个特性，所有的类和对象，在 Runtime 中都是用结构体来表示的，Category 在 Runtime 中是用结构体 category_t 来表示的，下面是结构体 category_t 具体表示：
typedef struct category_t { const char *name;//类的名字 主类名字 classref_t cls;//类 struct method_list_t *instanceMethods;//实例方法的列表 struct method_list_t *classMethods;//类方法的列表 struct protocol_list_t *protocols;//所有协议的列表 struct property_list_t *instanceProperties;//添加的所有属性 } category_t;
从category的定义也可以看出category的可为（可以添加实例方法，类方法，甚至可以实现协议，添加属性）和不可为（无法添加实例变量）。
我们将结合 runtime 的源码探究下 Category 的实现原理。打开 runtime 源码工程，在文件 objc-runtime-new.mm 中找到以下函数：
void _read_images(header_info **hList, uint32_t hCount) { ... _free_internal(resolvedFutureClasses); } // Discover categories. for (EACH_HEADER) { category_t **catlist = _getObjc2CategoryList(hi, &count); for (i = 0; i < count; i++) { category_t *cat = catlist[i]; Class cls = remapClass(cat->cls); 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. BOOL classExists = NO; if (cat->instanceMethods || cat->protocols || cat->instanceProperties) { 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 /* || 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); } } } } // Category discovery MUST BE LAST to avoid potential races // when other threads call the new category code before // this thread finishes its fixups. // +load handled by prepare_load_methods() ... }
我们可以知道在这个函数中对 Category 做了如下处理：
(1)将 Category 和它的主类（或元类）注册到哈希表中;
(2)如果主类（或元类）已实现，那么重建它的方法列表;
Category的实现原理：
- 在编译时期，会将分类中实现的方法生成一个结构体 method_list_t 、将声明的属性生成一个结构体 property_list_t ，然后通过这些结构体生成一个结构体 category_t 。
- 然后将结构体 category_t 保存下来
- 在运行时期，Runtime 会拿到编译时期我们保存下来的结构体 category_t
- 然后将结构体 category_t 中的实例方法列表、协议列表、属性列表添加到主类中
- 将结构体 category_t 中的类方法列表、协议列表添加到主类的 metaClass 中
二、为何Category中的方法优先级高于原类中的方法？
// 这里大概就类似这样子插入 newproperties->next = cls->data()->properties; cls->data()->properties = newproperties;，
每次去实验室都得接一杯免费的开水回去，出门都得规划一下最短路径，在宿舍就吃南边的食堂，在实验室就吃北边的食堂，快递只有顺路的时候才取。
