category和extension分析

日常开发中，我们基本都用过类的category（分类）和extension（类扩展），今天我们就来分析这两的运行时机，还有底层分析。

一、extension

• 可以说是特殊的分类，也称作匿名分类
• 可以给类添加成员属性，但是是私有变量
• 可以给类添加方法，也是私有方法
  为什么这么说，下面我们正常为自定义类person创建一个扩展Teacher
  
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只有.h文件，头文件
我们为了方便调用，也可以在main文件里，直接定义拓展，

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发现，只有在类的声明和实现之间添加才成功，说明扩展只是类的补充，实现还是在原本的.m文件里。跟类的本身的.h文件是一样的效果，只是在扩展里顶底的变量和方法都是私有的。

为了再次验证这个结论，我们可以clang看一下

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可以看到类的声明里的方法和扩展里的添加的方法都在类的方法列表里。
总结：类的扩展只是为本类的添加补充声明。

二、category

category就是分类,我们都知道分类有以下几种特征

• 专门给类添加新的方法
• 不能给类添加成员属性，添加了成员变量，也无法取到
• 但是是可以通过runtime给分类添加属性
• 分类中用@property定义变量，只会生成变量的getter、setter方法的声明，不能生成方法实现和带下划线的成员变量

下面我们就创建person的分类student,添加一个属性height，创建一个person对象，给其属性赋值，运行时，报错。

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下面就给其设置关联对象

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运行成功

那么关联对象到底做了什么呢？
下面我们去到源码分析
由接口函数SetAssocHook到->_base_objc_setAssociatedObject->_object_set_associative_reference，看到源码

void
_object_set_associative_reference(id object, const void *key, id value, uintptr_t policy)
{
    // This code used to work when nil was passed for object and key. Some code
    // probably relies on that to not crash. Check and handle it explicitly.
    // rdar://problem/44094390
    if (!object && !value) return;

    if (object->getIsa()->forbidsAssociatedObjects())
        _objc_fatal("objc_setAssociatedObject called on instance (%p) of class %s which does not allow associated objects", object, object_getClassName(object));
    // 包装了一下 对象
    DisguisedPtr disguised{(objc_object *)object};
    // 包装一下 policy - value
    ObjcAssociation association{policy, value};

    // retain the new value (if any) outside the lock.
    association.acquireValue();

    {
        AssociationsManager manager;
        AssociationsHashMap &associations(manager.get());
        if (value) {
            //如果有关联对象值有值
            //从associations里总表里查的bucket（ObjectAssociationMap（是以类为key的表）
            auto refs_result = associations.try_emplace(disguised, ObjectAssociationMap{});
            if (refs_result.second) {//判断第二个存不存在，即bool值是否为true
                /* it's the first association we make */
                //更改object的isa的关联对象标志位：nonpointerIsa ，标记位true
                object->setHasAssociatedObjects();
            }

            /* establish or replace the association */
            auto &refs = refs_result.first->second; // 得到一个空的桶子，找到引用对象类型,即第一个元素的second值
            //从ObjectAssociationMap里查找的（找的是ObjcAssociation（由policy和value组成））
            auto result = refs.try_emplace(key, std::move(association));////查找当前的key是否有association关联对象
            if (!result.second) {
                association.swap(result.first->second);
            }
        } else {////如果传的是空值，则移除关联，相当于移除
            auto refs_it = associations.find(disguised);
            if (refs_it != associations.end()) {
                auto &refs = refs_it->second;
                auto it = refs.find(key);
                if (it != refs.end()) {
                    association.swap(it->second);
                    refs.erase(it);
                    if (refs.size() == 0) {
                        associations.erase(refs_it);

                    }
                }
            }
        }
    }
    // release the old value (outside of the lock).
    association.releaseHeldValue();
}

在association.acquireValue()以上的代码，都是包装 value和policy(copy、strong）
下面主要分析association.acquireValue()里的源码

• AssociationsManager manager创建一个manager，看下实现源码
  
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  调用构造函数初始化，后面的.lock是为了防止多线程里重复创建，而不是指的智能创建一个，可以创建多个。
• AssociationsHashMap &associations(manager.get())这个是个hash表，是唯一的，get方法点进去可以看到
  
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  AssociationsHashMap本质是_mapStorage,而_mapStorage是一个静态变量，所以是唯一的

补充：对于以上两个数据，我们也可以用打印地址印证唯一性,在源码里分别创建多个AssociationsManager和AssociationsHashMap（注：要关闭初始化里的锁lock）

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否则的话，运行后，会报错：死锁

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锁去掉后，再创建一个新的manager和一个hashmap。打印出来，发现HashMap地址是一个，说明是唯一的

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1、manager可以创建多个，并不是唯一的，但是hashMap无论创建多少个，都是同一个map
2、lock是为了防止多线程操作，其他对象的关联对象又插进去，所以每创建一个manager，对于整个manager的操作流程加锁操作
3、_mapStorage.init()跟manager的初始化没有任何关系，而且没有返回值，相当于类方法，做了静态变量环境的准备工作。是在mapImage（arr_init)时调用的，为了散列表的初始化等等，以及再第一进来的时候调用（_objc_associations_init())

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• 下面在内部打断点，注意分析数据格式

  
  
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是一个个配对格式的数据，可以简写为：(std::__1::pair)
我们进try_emplace里查看，

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• 在此源码里查找LookupBucketFor
  得到两个LookupBucketFor函数
  

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• 其中第二个函数属于第一个函数的重载函数，区别于第一个的是第二个参数没有const修饰，通过调试得知，外部的调用是调用的第二个函数，而第二个LookupBucketFor方法，内部的实现是调用第一个LookupBucketFor方法，先分析第一个函数

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第二个函数

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• 再回到查找bucket的过程，如果此关联对象有对应的bucket，则以配对的形式返回。如果没找到，则插入一个新bucket，添加相关方法。而且通过打印TheBucket，
  发现数据格式是和上面refs_result中的objc_detail格式一致，说明refs_result包含了bucket的信息
  

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• 回到主函数，继续向下执行，到第二个try_emplace打断点。
  执行完try_emplace后，：第一次执行try_emplace插入的是一个空桶，还没有值，第二次执行第一次执行try_emplace才插入值，即往空桶中插入ObjectAssociationMap（value，policy），返回true，可以通过调试验证

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• result.second ,返回的true，到此就将属性值与value和key关联上了，具体association结构可以查看一下定义
  
  image.png

到此为止，可大致得出整个关联对象流程如下

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• AssociationsManager可以有多个，通过AssociationsManager可以得到一个AssociationsHashMap类型的map

• map中有很多的关联对象map，类型是ObjectAssociationMap，其中key为DisguisedPtr，例如Person会对应一个ObjectAssociationMap，Teacher也会对应一个ObjectAssociationMap，是整个程序中唯一的一张表，
  

  image.png

• AssociationMap哈希表中有多个key-valuePari时，其中key的类型为const void *()，value是ObjcAssociation，由{policy 、value}组成