重识iOS之Category

笔者最近梳理iOS知识脉络，计划写一个名为“重识iOS”的系列，内容来自平时的学习笔记，参考了一些文章和书籍，融入自己的理解以记录。欢迎交流指正。本文为第一篇：Category。

介绍

熟悉设计模式的开发人员应该都知道装饰模式（Decorator），它是在不修改原代码的基础上进行拓展。iOS开发中category就是对装饰模式的典型实践。

Category的简介

Category是Objective-C 2.0之后添加的语言特性，category的主要作用是为已经存在的类添加方法。

Category的结构

我们知道Objective-C中类和对象都是C结构，category的结构如下：

struct _category_t {
    const char *name; // 1
    struct _class_t *cls; // 2
    const struct _method_list_t *instance_methods; // 3
    const struct _method_list_t *class_methods; // 4
    const struct _protocol_list_t *protocols; // 5
    const struct _prop_list_t *properties; // 6
};

name 主类的名字
cls 要扩展的类对象，编译期没有值，运行期根据 name 对应到类对象
instance_methods 实例方法列表
class_methods 类方法列表
protocols 实现的协议列表，不常用但确实支持
properties 属性列表，可以定义属性，不能合成实例变量，可通过关联对象进行绑定，与传统实例变量是两样东西。

使用场景

为已经存在的类添加方法（特别是为看不见源码的系统类）
把类的实现分开在几个不同的文件中，好处：

减少单个文件体积
功能分离
多人共同开发一个类
实现按需加载

特点（局限性）

不能添加实例变量（可通过runtime关联对象）

注意：category可以添加属性，只是不能自动合成实例变量。

方法覆盖：与主类同名的方法优先级高于主类方法

注意：category并不是完全替换掉主类的同名方法，只是类的方法列表里会出现两个名字一样的方法，并且category的方法会排在本类方法的前面，运行时查找方法按照顺序，一旦找到就停止，也就出现了所谓的方法覆盖。

Category与Extension

Category在 运行期决议 。category无法添加实例变量，因为在运行期对象的内存布局已经确定，添加实例变量会破坏类的内部结构。
Extension在 编译器决议 。extension可以单独创建生成 .h 文件，常写在主类 .m 中作为类的一部分，一般用来隐藏类的私有信息，必须有一个类的源码才能为其添加一个extension。

关联对象

我们已经知道category不能自动合成实例变量，但是可以通过runtime关联对象的方式来实现 setter 、getter。

//.h文件
#import "MyClass.h"

@interface MyClass (Addition)

@property (nonatomic, copy) NSString *name;

@end


//.m文件
#import "MyClass+Addition.h"

static void *kNameKey = &kNameKey;

@implementation MyClass (Addition)

/** 
* 设置关联对象
* 
* @param 需要被关联的对象
* @param key 关联对象的key 一般这样设置static char key;
* @param value 被关联对象的属性，如果设置nil，就取消关联
* @param policy 关联策略，相当于属性的内存管理语义
*/

- (void)setName:(NSString *)name {
    objc_setAssociatedObject(self, kNameKey, name, OBJC_ASSOCIATION_COPY);
}

- (NSString *)name {
    return objc_getAssociatedObject(self, kNameKey);
}

@end


//objc_setAssociatedObject第4个参数：策略的枚举
typedef OBJC_ENUM(uintptr_t, objc_AssociationPolicy) {
    OBJC_ASSOCIATION_ASSIGN = 0,           //关联对象的属性是弱引用
    OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC = 1, //关联对象的属性是强引用且关联对象不使用原子性
    OBJC_ASSOCIATION_COPY_NONATOMIC = 3,   //关联对象的属性是copy且关联对象不使用原子性
    OBJC_ASSOCIATION_RETAIN = 01401,       //关联对象的属性是copy且关联对象使用原子性
    OBJC_ASSOCIATION_COPY = 01403          //关联对象的属性是copy且关联对象使用原子性
};