iOS基础分类和扩展（Category&&Extension）

问题

分类和扩展有什么区别？可以分别来做什么？分类有哪些局限性？分类的结构体里面有哪些成员？

分类的概念

Category 产生于 Objective-C 2.0，它的主要作用是为已经存在的类添加方法。它的使用场景：

比如说，我需要在当前控制器下处理一个字符串，写好处理方法，直接调用；但是，我别的类可能也需要调用该方法，我可以创建一个工具类，将该方法写在工具类中，也可以使用分类，为这个类添加额外的方法。

category 还有一些其他用法：

• 将类的实现分开写在几个分类里面（比如说为AppDelegate添加category）
  • 可以减少耽搁文件的体积
  • 可以把不同的功能组织到不同的category里
  • 可以由多个开发者共同完成一个类
  • 可以按需加载想要的category

所有的OC类和对象，在runtime层都是用struct表示的，Category 在runtime层用 category_t 表示（objc-runtime-new.h中可以找到其定义）。

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;
};

1. name: 类的名字
2. cls: 类
3. instanceMethods: category中所有给类添加的实例方法的列表
4. classMethods: category中所有给类添加的类方法的列表
5. protocols: category实现的所有协议的列表
6. instanceProperties: category中添加的所有属性

从category的定义中可以看出，category可以添加类方法、实例方法、属性甚至可以实现协议。但是，不能添加实例变量。

category 和 extension 类比

• extension 和 category 好像很像，但是完全不是一个东西。
  extension 其实我们开发过程中经常再用，人们总是往往忽略身边的东西，我们经常会在.m 文件中写 @interface 这个东西，往往我们用来隐藏私有信息。它是在编译期决议的。它伴随着类的产生，以及类的消亡。你必须有一个类的源码，你才可以为一个类添加 extension。所以你无法为系统的类添加 extension。

• category 是在运行期决议的。extension可以添加实例变量，而category是不可以的（因为在运行期，对象的内部布局已经确定了。如果添加实例变量就会破坏类的内存布局）-- 为什么不能添加成员变量

分类使用注意

• 分类可以“覆盖”原来类中的同名方法，会导致原来类中的方法无法使用。（实际上并没有真正的覆盖，而是category的方法放在了新方法列表的最前面，而原来的方法放在方法列表的后面，这是因为运行时在查找方法的时候是顺着方法列表的顺序查找的，它只要一找到对应的方法，就会停止查找）-- 为什么我们建议在分类的方法前添加前缀
• 当分类、原类、原类的父类有相同的方法的时候，方法调用的优先级如下：分类 > 原类 > 父类
• category能不能添加属性？通过category的结构体可以看出，category的内存布局已经确定了，category可以添加属性，但是不会生成 成员变量以及setter/getter 方法。如果你在category文件中创建一个属性，当你在其他文件中调用时，会告诉你，找不到该方法的崩溃。当然，可以通过 runtime 动态生成 setter/getter 方法。但是无法生成成员变量。

具体为什么不能生成成员变量？

Objective-C 的类是由 Class 类型来表示的，它实际上是一个指向 objc_class 结构体的指针。定义如下：

typedef struct objc_class *Class;

objc_class 结构体的定义如下：

struct objc_class {
    Class isa  OBJC_ISA_AVAILABILITY;
#if !__OBJC2__
    Class super_class                       OBJC2_UNAVAILABLE;  // 父类
    const char *name                        OBJC2_UNAVAILABLE;  // 类名
    long version                            OBJC2_UNAVAILABLE;  // 类的版本信息，默认为0
    long info                               OBJC2_UNAVAILABLE;  // 类信息，供运行期使用的一些位标识
    long instance_size                      OBJC2_UNAVAILABLE;  // 该类的实例变量大小
    struct objc_ivar_list *ivars            OBJC2_UNAVAILABLE;  // 该类的成员变量列表
    struct objc_method_list **methodLists   OBJC2_UNAVAILABLE;  // 方法定义的列表
    struct objc_cache *cache                OBJC2_UNAVAILABLE;  // 方法缓存
    struct objc_protocol_list *protocols    OBJC2_UNAVAILABLE;  // 协议列表
#endif
} OBJC2_UNAVAILABLE;

在 objc_class 结构体中，ivars 是 objc_ivar_list（成员变量列表）的指针, methodLists 是指向 objc_method_list指针的指针。在runtime 中，objc_class 结构体大小是固定的，不可能往这里添加数据，只能修改。所以，ivars 指向了一个固定区域，只能修改成员变量的值，不能增加成员变量的个数。方法列表是一个二维数组，可以修改 *methodLists的值来增加成员方法，虽然没办法扩展methodLists指向的内存区域，却可以改变这个内存区域的值（里面存的是指针），因此，可以动态添加方法，不可以添加成员变量。