Category 使用和优缺点

xiaoxiao2021-02-28  196

iOS 开发中,不可避免的用到Category

1、什么是Category?

分类就是对一个类的功能进行扩展,,让这个类能够适应不不同情况的需求.在一般的实际开发中,我们都会对系统的一些常用类进行扩展,比如,NSString,Button,Label等等,简单来说类别是一种为现有的类添加新方法的方式。

利用OC的动态运行时分配机制,Category提供了一种比继承更为简洁的方法来对类进行扩展,无需创建对象类的子类就能为现有的类添加新的方法,可以为任何已经存在的类添加方法,包括系统框架UIKit等。

可以把类的实现分开在不同的文件里面,这样做的好处

可以将类的实现分散到多个不同的文件或者不同的框架中,方便代码的管理。也可以对框架提供类的扩展。(可以减少单个文件的体积,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)

创建对私有方法的前向引用:如果其他类中的方法未实现,在你访问其他类的私有方法时编译器报错这时使用类别,在类别中声明这些方法(不必提供方法实现),编译器就不会再产生警告

向对象添加非正式协议:创建一个NSObject的类别称为“创建一个非正式协议”,因为可以作为任何类的委托对象使用(声明私有方法)。

apple 的SDK中就大面积的使用了category这一特性。比如UIKit中的UIView。apple把不同的功能API进行了分类,这些分类包括UIViewGeometry、UIViewHierarchy、UIViewRendering等。

不过除了apple推荐的使用场景,广大开发者脑洞大开,还衍生出了category的其他几个使用场景:

模拟多继承(另外可以模拟多继承的还有protocol)

把framework的私有方法公开

2、category局限性

category只能给某个已有的类扩充方法,不能扩充成员变量。

category中也可以添加属性,只不过@property只会生成setter和getter的声明,不会生成setter和getter的实现以及成员变量。

如果category中的方法和类中原有方法同名,运行时会优先调用category中的方法。也就是,category中的方法会覆盖掉类中原有的方法。所以开发中尽量保证不要让分类中的方法和原有类中的方法名相同。避免出现这种情况的解决方案是给分类的方法名统一添加前缀。比如category_。

如果多个category中存在同名的方法,运行时到底调用哪个方法由编译器决定,最后一个参与编译的方法会被调用。

如下图,给UIView添加了两个category(one 和 two),并且给这两个分类都添加了名为log的方法:

UIView+one

UIView+two

在viewController中引入这两个category的.h文件。调用log方法:

调用category方法

当编译顺序如下图所示时,调用UIView + one.m的log方法,编译顺序如下图:

打印结果为:调用分类1的方法

将UIView + one.m移动到UIView + two.m上面,调用UIView + two.m的log方法,编译顺序如下图:

打印结果为:调用分类2的方法

3、调用优先级

 

分类(Category->本类->父类)。

4、为什么category不能添加成员变量?

Objective-C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。它的定义如下:

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typedef struct objc_class *Class;

objc_class结构体的定义如下:

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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;  // 该类的成员变量链表

    struct objc_method_list **methodLists   OBJC2_UNAVAILABLE;  // 方法定义的链表

    struct objc_cache *cache                OBJC2_UNAVAILABLE;  // 方法缓存

    struct objc_protocol_list *protocols    OBJC2_UNAVAILABLE;  // 协议链表

#endif

} OBJC2_UNAVAILABLE;

在上面的objc_class结构体中,ivars是objc_ivar_list(成员变量列表)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,不可能往这个结构体中添加数据,只能修改。所以ivars指向的是一个固定区域,只能修改成员变量值,不能增加成员变量个数。methodList是一个二维数组,所以可以修改*methodLists的值来增加成员方法,虽没办法扩展methodLists指向的内存区域,却可以改变这个内存区域的值(存储的是指针)。因此,可以动态添加方法,不能添加成员变量。

5、category中能添加属性吗?

Category不能添加成员变量(instance variables),那到底能不能添加属性(property)呢?

这个我们要从Category的结构体开始分析:

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typedef struct category_t {

    const char *name;  //类的名字

    classref_t cls;  //类

    struct method_list_t *instanceMethods;  //category中所有给类添加的实例方法的列表

    struct method_list_t *classMethods;  //category中所有添加的类方法的列表

    struct protocol_list_t *protocols;  //category实现的所有协议的列表

    struct property_list_t *instanceProperties;  //category中添加的所有属性

} 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)。

但是为什么网上很多人都说Category不能添加属性呢?

实际上,Category实际上允许添加属性的,同样可以使用@property,但是不会生成_变量(带下划线的成员变量),也不会生成添加属性的getter和setter方法的实现,所以,尽管添加了属性,也无法使用点语法调用getter和setter方法(实际上,点语法是可以写的,只不过在运行时调用到这个方法时候会报方法找不到的错误)。但实际上可以使用runtime去实现Category为已有的类添加新的属性并生成getter和setter方法。

在一个分类中添加了一个属性,Xcode不会自动的为其生成一个下划线开头的成员变量及set和get方法,如果你没有手动的实现这两个方法,直接在外面通过点语法调用这个属性,肯定就直接挂了,Unrecognised selector send to instance,因为他压根就没有这两个方法,能不挂吗?所以当你真的在分类中声明了一个属性的时候,就要手动的去实现这个属性的set和get方法,这个时候就要用到运行时机制了,关联上去这个属性的存取过程。为什么不能为他手动添加一个下划线开头的成员变量,然后在实现存取器方法的时候对这个成员变量来存取呢?非要用到所谓的运行时吗?答案是因为:成员变量是一个类的东西,分类本身就不是一个类,分类本来就是OC里面通过运行时动态的为一个类添加的一些方法和属性等,不是一个真正的类,你怎么给他添加成员变量呢?所以必须得用到高大上的运行时了。

总结一下,其实分类中是可以为一个类添加属性的,但是一定做不到添加成员变量,不要混淆了成员变量和属性的概念。

借用一个博主的总结:其实属性是可以添加的。只是说现在Xcode自动会给属性生成成员变量让大家对这个概念有点混淆。Property是Property,Ivar是Ivar。 分类里面不能添加Ivar是因为分类本身并不是一个真正的类,它并没有自己的ISA。有兴趣可以研究一下类是怎么被创建出来的,类最开始生成了很多基本属性,比如IvarList,MethodList,分类只会将自己的method attach到主类,并不会影响到主类的IvarList。这就是为什么分类里面不能增加成员变量的原因。

根本原因是category 它是在运行期决议的。 因为在运行期即编译完成后,对象的内存布局已经确定,如果添加实例变量就会破坏类的内部布局,这对编译型语言来说是灾难性的。

使用Runtime技术中的关联对象可以为类别添加属性。

原因是:关联对象都由AssociationsManager管理,AssociationsManager里面是由一个静态AssociationsHashMap来存储所有的关联对象的。这相当于把所有对象的关联对象都存在一个全局map里面。而map的的key是这个对象的指针地址(任意两个不同对象的指针地址一定是不同的),而这个map的value又是另外一个AssociationsHashMap,里面保存了关联对象的kv对。

如合清理关联对象?

runtime的销毁对象函数objc_destructInstance里面会判断这个对象有没有关联对象,如果有,会调用_object_remove_assocations做关联对象的清理工作。(详见Runtime的源码)

需要注意的有两点:

1)、category的方法没有“完全替换掉”原来类已经有的方法,也就是说如果category和原来类都有methodA,那么category附加完成之后,类的方法列表里会有两个methodA。

2)、category的方法被放到了新方法列表的前面,而原来类的方法被放到了新方法列表的后面,这也就是我们平常所说的category的方法会“覆盖”掉原来类的同名方法,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,它只要一找到对应名字的方法,就会罢休,殊不知后面可能还有一样名字的方法。

3)、由于Category的实现原理,和ObjC的动态绑定有很强的关系,所以实际上类的扩展是比较占用启动时间的。尽量合并一些扩展,会对启动有一定的优化作用。不过个人认为也不能因为它占用启动时间而去逃避使用扩展,毕竟程序员的时间比CPU的时间值钱,这里只是强调要合并一些在工程、架构上没有太大意义的扩展。

 

6、扩展(成员变量和属性的区别)

声明一个属性: @property (nonatomic, strong) NSString *myString; 声明一个成员变量(实例变量): @interface MyViewController:UIViewController { NSString *_myString;  } @end

我们声明了一个属性,因为现在我们用的编译器已经是LLVM了,所以不再需要为属性声明实例变量了。如果LLVM 发现一个没有匹配实例变量的属性,它将为你生成以下划线开头的实例变量_myString,不需要自己手动再去写 实例变量。而且也不需要在.m文件中写@synthesize myString;也会自动为你生成setter,getter方法。

@synthesize的作用就是让编译器为你自动生成setter与getter方法。那么在.m文件中可以直接的使用_myString 实例变量,也可以通过属性self.myString.两者都是一样的,只不过后者是通过调用_myString的setter/getter方法。

@synthesize 还有一个作用,可以指定与属性对应的实例变量,例如@synthesize myString= xxxx; 那么self.myString其实是操作的实例变量xxxx,而不是_myString了。 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。有没有解决方案呢?有,通过运行时建立关联引用。  

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