1. 关联对象
1.1 使用场景
默认情况下，由于分类底层结构的限制，不能直接给 Category 添加成员变量，但是可以通过关联对象间接实现 Category 有成员变量的效果。
传送门：OC - Category 和 Extension
1.2 使用方法
#import "Person.h"
@interface Person (Test)
@property (nonatomic, assign) int height;
@end
#import "Person+Test.h"
#import <objc/runtime.h>
@implementation Person (Test)
- (void)setHeight:(int)height
{
objc_setAssociatedObject(self, @selector(height), [NSNumber numberWithInt:height], OBJC_ASSOCIATION_ASSIGN);
}
- (int)height
{
return [objc_getAssociatedObject(self, @selector(height)) intValue];
}
@end
1.2.1 相关 API
objc_setAssociatedObject
使用给定的key和关联策略为给定的对象设置关联的value。
void objc_setAssociatedObject(id object, const void *key, id value, objc_AssociationPolicy policy);
objc_getAssociatedObject
返回给定key的给定对象关联的value。
id objc_getAssociatedObject(id object, const void *key);
objc_removeAssociatedObjects
删除给定对象的所有关联。
void objc_removeAssociatedObjects(id object);
如果只想移除给定对象的某个key的关联，可以使用objc_setAssociatedObject给参数value传值nil。
objc_setAssociatedObject(self, @selector(height), nil, OBJC_ASSOCIATION_ASSIGN);
1.2.2 objc_AssociationPolicy 关联策略
typedef OBJC_ENUM(uintptr_t, objc_AssociationPolicy) {
OBJC_ASSOCIATION_ASSIGN = 0, /**< Specifies a weak reference to the associated object. */
OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC = 1, /**< Specifies a strong reference to the associated object.
* The association is not made atomically. */
OBJC_ASSOCIATION_COPY_NONATOMIC = 3, /**< Specifies that the associated object is copied.
* The association is not made atomically. */
OBJC_ASSOCIATION_RETAIN = 01401, /**< Specifies a strong reference to the associated object.
* The association is made atomically. */
OBJC_ASSOCIATION_COPY = 01403 /**< Specifies that the associated object is copied.
* The association is made atomically. */
};
| objc_AssociationPolicy | 对应的属性修饰符 |
|---|---|
| OBJC_ASSOCIATION_ASSIGN | assign |
| OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC | strong, nonatomic |
| OBJC_ASSOCIATION_COPY_NONATOMIC | copy, nonatomic |
| OBJC_ASSOCIATION_RETAIN | strong, atomic |
| OBJC_ASSOCIATION_COPY | copy, atomic |
1.2.3 key 的常见用法
// ①
static const void *MyKey = &MyKey;
objc_setAssociatedObject(object, MyKey, value, OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC);
objc_getAssociatedObject(object, MyKey];
// ②
static const char MyKey;
objc_setAssociatedObject(object, &MyKey, value, OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC);
objc_getAssociatedObject(object, &MyKey];
// ③ 使用属性名作为 key
#define MYHEIGHT @"height"
objc_setAssociatedObject(object, MYHEIGHT, value, OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC);
objc_getAssociatedObject(object, MYHEIGHT];
// ④ 使用 getter 方法的 SEL 作为 key（可读性高，有智能提示）
objc_setAssociatedObject(object, @selector(getter), value, OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC);
objc_getAssociatedObject(object, @selector(getter)];
// 或使用隐式参数 _cmd
objc_getAssociatedObject(object, _cmd];
2. 关联对象的原理
在Runtime源码objc4中，有关关联对象的代码都在文件objc-references.mm中。
实现关联对象技术的核心对象
- AssociationsManager
- AssociationsHashMap
- ObjectAssociationMap
- ObjcAssociation
class AssociationsManager {
static AssociationsHashMap *_map;
};
class AssociationsHashMap : public unordered_map<disguised_ptr_t, ObjectAssociationMap>
class ObjectAssociationMap : public std::map<void *, ObjcAssociation>
class ObjcAssociation {
uintptr_t _policy;
id _value;
};
数据结构
AssociationsManager
- 关联对象并不是存储在关联对象本身内存中，而是存储在全局统一的一个容器中；
- 由 AssociationsManager 管理并在它维护的一个单例 Hash 表 AssociationsHashMap 中存储；
- 使用 AssociationsManagerLock 自旋锁保证了线程安全。
AssociationsHashMap
- 一个单例的 Hash 表，存储 disguised_ptr_t 和 ObjectAssociationMap 之间的映射。
- disguised_ptr_t 是根据 object 生成，但不存在引用关系。
disguised_ptr_t disguised_object = DISGUISE(object);
ObjectAssociationMap
- 存储 key 和 ObjcAssociation 之间的映射。
ObjcAssociation
- 存储着关联策略 policy 和关联对象的值 value。
objc_setAssociatedObject
- ① 实例化一个 AssociationsManager 对象，它维护了一个单例 Hash 表 AssociationsHashMap 对象；
- ② 实例化一个 AssociationsHashMap 对象，它维护 disguised_ptr_t 和 ObjectAssociationMap 对象之间的关系；
- ③ 根据
object生成一个 disguised_ptr_t 对象； - ④ 根据 disguised_ptr_t 获取对应的 ObjectAssociationMap 对象，它存储
key和 ObjcAssociation 之间的映射； - ⑤ 根据
policy和value创建一个 ObjcAssociation 对象，并存储在 ObjectAssociationMap 中； - ⑥ 如果传进来的
value为 nil，则在 ObjectAssociationMap 中删除该 ObjcAssociation 对象。
objc_getAssociatedObject
- ① 实例化一个 AssociationsManager 对象；
- ② 实例化一个 AssociationsHashMap 对象；
- ③ 根据
object生成一个 disguised_ptr_t 对象； - ④ 根据 disguised_ptr_t 获取对应的 ObjectAssociationMap 对象；
- ⑤ 根据 key 获取到它所对应的 ObjcAssociation 对象；
- ⑥ 返回 ObjcAssociation 中的 value。
objc_removeAssociatedObjects
- ① 实例化一个 AssociationsManager 对象；
- ② 实例化一个 AssociationsHashMap 对象；
- ③ 根据
object生成一个 disguised_ptr_t 对象； - ④ 根据 disguised_ptr_t 获取对应的 ObjectAssociationMap 对象；
- ⑤ 删除该 ObjectAssociationMap 对象。
acquireValue
根据policy来对value进行retain或者copy操作。
3. 相关面试题
Q：如何移除关联对象？
- 移除一个
object的某个key的关联对象：调用objc_setAssociatedObject设置关联对象value为nil。objc_setAssociatedObject函数会调用_object_set_associative_reference函数，并在该函数中判断传进来的value是否为nil，是的话会调用erase(j)擦除函数，将j变量擦除。j即为ObjectAssociationMap对象里的一对【key: key value: ObjcAssociation（_policy、_value）】。 - 移除一个
object的所有关联对象：调用函数objc_removeAssociatedObjects。objc_removeAssociatedObjects函数会调用_object_remove_assocations函数，并在该函数中调用对象的erase(i)擦除函数，将i变量擦除。i即为AssociationsHashMap对象中的一对【key: object value: ObjectAssociationMap】。
Q：如果 object 被销毁，那它所对应的 ObjectAssociationMap 是否也会自动销毁？
会。
Q：如果没有关联对象，怎么实现 Category 有成员变量的效果？
使用字典。创建一个全局的字典，将self对象在内存中的地址作为key。
缺点：① 内存泄漏问题：全局变量会一直存储在内存中；
② 线程安全问题：可能会有多个对象同时访问字典，加锁可以解决；
③ 每添加一个成员变量就要创建一个字典，很麻烦。
#import "Person.h"
@interface Person (Test)
@property (nonatomic, assign) int height;
@end
#import "Person+Test.h"
#import <objc/runtime.h>
@implementation Person (Test)
NSMutableDictionary *heights_;
+ (void)load {
heights_ = [NSMutableDictionary dictionary];
}
- (void)setHeight:(int)height {
NSString *key = [NSString stringWithFormat:@"%@",self];
heights_[key] = @(height);
}
- (int)height {
NSString *key = [NSString stringWithFormat:@"%@",self];
return [heights_[key] intValue];
}
