OC底层原理之-类加载部分问题&关联对象底层原理

空白记忆
807 阅读10分钟

前面将类的加载说完了，下面说几个问题，1.方法排序究竟是怎样排序的。2.我们知道dyld将类会编译成Macho文件，我们在探究类的加载的时候，会看到cls->data()方法，这个得到的就是class_ro_t类型的方法列表，那什么时候它会编译成class_ro_t类型的呢（也就是格式怎么来的）3.类扩展分析。4.关联对象在底层死怎么实现的？下面我们带着这些问题进行探索

方法排序

我们前面讲到fixupMethodList是排序方法，我们看下方法实现 我们是根据1215行的sort来进行判断的，SortBySELAddress这个方法是用方法地址进行排序的。我看下在排序前的方法列表打印 发现此时是无序的，下面是排序后的方法打印

我们看到方法名的地址是从小到大进行排列的。这里不是通过imp排列的。

我们看下SortBySELAddress方法 我们发现SortBySELAddress是跟name相关联的，在fixupMethodList方法里，只有sel_registerNameNoLock是跟name相关联的。下面我们看下sel_registerNameNoLock方法实现

红框内的方法基本不走，除非进行sel的alloc开辟空间。

我们看下search_builtins方法的具体实现 关键信息就是_dyld_get_objc_selector，这个方法就是在dyld源码里了，我们去dyld源码看看

如果当前的类存在就去共享缓存去拿，如果是dyld3就在执行一次。这是因为系统的方法会在共享缓存内，我们自己写的方法是不在共享缓存内的，所以才会有如果存在就去共享缓存中去拿。所以我们自己写的方法就必须走dyld3。

我们继续向下研究

1362-1364行就是判断是否为空地址，如果为空就返回。如果不是就拿到imageAndOffset，而target是从selName拿到的，然后赋值给imageAndOffset.raw。1731行就是当前段的首地址进行偏移。所以这个值是不断的变化的。

通过上面可以知道方法排序显示同名方法排序，而后是按照方法名的地址大小进行排序的。

class_ro_t格式怎么来的

先看下class_ro_t的结构

700-715行都是属性变量，在我们研究过程成基本上是不看的，我们知道class_ro_t存在Macho中，在编译期就处理完毕了，这意味着有个方法在编译期就能读到class_ro_t。那么这个时候就需要去看LLVM源码

这就是LLVM源码中的class_ro_t结构，我们发现read方法，下面看下read方法实现。

131-142行就是确定size大小，大小包含下面这些，后面都有注释解释。147行就是从内存读取process，读取完成后，来到157-170行就是对class_ro_t的属性进行赋值。那什么时候调用的呢？我们继续向上看还会发现class_rw_t，class_rw_ext_t其实这些都相当于模板。

我们继续向下找的时候找到Read_class_row方法，发现这个方法里存在class_ro->Read下图红框所示 那么什么时候调用Read_class_row？

我们看到上面的两个方法红框名字相同，上面是调用地方，最后一个方法就是如果初始化ClassDescriptorV2，就会调用Read_class_row也就是完成class_ro_t。

类的扩展

上面的文章OC底层原理之-类的加载过程-下（ 类及分类加载）主要讲了分类的加载，提到分类我们就会想到类的扩展

补充分类和类扩展的区别

1.category：类别，分类

  • 专门给类添加新的方法
  • 不能给类加成员属性、添加成员变量，也无法取到
  • 注意：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，不能生成方法的实现和带下划线的成员变量。`（在分类用@property声明属性，用本类能够赋值，就是因为生成了getter,setter声明，但是由于没有实现，所以会崩）

2.extension：类扩展

  • 可以说成是特殊的分类，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

类的扩展底层实现

我们准备代码

@interface Man : NSObject
- (void)instanceMethod;
- (void)classMethod;
@end

@interface Man ()
@property (nonatomic, copy) NSString *ext_name;
- (void)ext_instanceMethod;
- (void)ext_classMethod;
@end

@implementation Man
- (void)ext_instanceMethod{
    
}
- (void)ext_classMethod{
    
}
- (void)instanceMethod{
    
}
- (void)classMethod{
    
}
@end

类的扩展一定是在声明之后，实现之前。其实我们是经常用的，类的.h就是声明，.m就是实现和扩展。 我们将main.m文件转成.cpp文件，看下C++的实现。我们先看属性ext_name的实现，带下划线的ext_name，并放到Man_IMP中 我们再看下有没有setter和getter方法 发现是存在的，下面我们再看下方法，以ext_instanceMethod来看

我们看到这个想起来cache_t，在编译器就编译成这样的，我们看到instanceMethod声明的方法。只有实现了才会在method_list_t中。

下面我们重新准备下代码

// Person.m中
@implementation Person
+ (void)load{
    
}
- (void)kc_instanceMethod2{
    NSLog(@"%s",__func__);
}
- (void)kc_instanceMethod1{
    NSLog(@"%s",__func__);
}
- (void)kc_instanceMethod3{
    NSLog(@"%s",__func__);
}
+ (void)kc_sayClassMethod{
    NSLog(@"%s",__func__);
}
- (void)ext_instanceMethod{
    
}
- (void)ext_classMethod{
    
}
@end
// Person+PEXT.h中
@interface Person ()
@property (nonatomic, copy) NSString *ext_name;
- (void)ext_instanceMethod;
- (void)ext_classMethod;
@end

我们在readClass中打断点，运行，读取当前Person的方法列表 我们看到类扩展方法已经加载到方法列表中去了。 类的扩展和分类不同，类的扩展不会通过attachCategories进行加载，是直接加载到类方法列表里。

关联对象

准备代码

@implementation Person (A)
- (void)cate_instanceMethod1{
    NSLog(@"%s",__func__);
}
- (void)cate_instanceMethod3{
    NSLog(@"%s",__func__);
}
- (void)cate_instanceMethod2{
    NSLog(@"%s",__func__);
}
+ (void)cate_sayClassMethod{
    NSLog(@"%s",__func__);
}
- (void)setCate_name:(NSString *)cate_name{
    objc_setAssociatedObject(self, "cate_name", cate_name, OBJC_ASSOCIATION_COPY_NONATOMIC);
}
- (NSString *)cate_name{
    return  objc_getAssociatedObject(self, "cate_name");
}
@end
int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        Person *person = [Person alloc];
        person.cate_name = @"6666";
        [person ext_instanceMethod];
        NSLog(@"%p",person);
    }
    return 0;
}

我们在分类里添加属性，在main函数里进行赋值，如果不进行关联对象，就会报错，我们进行关联对象，赋值后肯定会进入objc_setAssociatedObject方法。我们看下objc_setAssociatedObject方法，第一个参数为对象，第二个参数是标识符，第三个参数是Value值，第四个参数是策略。

我们来看下objc_setAssociatedObject实现 这个相当于接口模式，暴露给外面的永远不变，内部进行处理，我们看下SetAssocHook方法实现 当我们走到SetAssocHook方法的时候，必然会走到_base_objc_setAssociatedObject方法，我们打断点 发现确实走到这个方法里了，下面我们再看下_object_set_associative_reference方法实现

我们看169行就是包装对象，DisguisedPtr是个类型，ObjcAssociation也是对policy - value包装。

我们看下acquireValue方法 如果是retain类型就调用objc_retain，如果是copy类型就发送copy消息。也就是对我们的策略类型进行处理，下面177行AssociationsManager方法，我们看下实现 其中112-113行是个析构函数这个函数参数是锁，之所以加锁是因为防止多线程重复创建，但不是不能创建。下面我们我们模拟下这个析构函数 运行代码

发现相当于是作用域。 回到_object_set_associative_reference方法，我们可以发现AssociationsManager可以有多个。下面就到了AssociationsHashMap，这个是HashMap这是个哈希表，这个是唯一的。因为AssociationsManager方法里看到AssociationsHashMap是通过_mapStorage.get()方法获得，而_mapStorage是通过static声明的，是静态变量，也就是AssociationsHashMap是通过静态变量_mapStorage获取的，所以是全场唯一的。 下面我们运行看下数据结构

我们看到association打印的value就是我们的赋值，继续运行再打印

我们看到获取的是空，是因为还没有查找到相应的递归查找位域

继续往下走，来到183行，我们看下refs_result类型 我们看到类型很长，我们该怎么处理呢？我们将它复制出来， 我们通过<和>对应关系，将这个类型分开，其中122-130行是一个参数，第二个参数是个bool类型。我们回到_object_set_associative_reference方法 判断refs_result的第二个参数，就是bool类型，判断就是如果是第一次进来就会走185行方法。我们不管refs_result第一个一大堆的东西，我们只管bool值，下面我们看下try_emplace方法实现

我们只需要看下make_pair，268-275行：拿到给到的TheBucket（值）和key（关联对象）去查找，如果找到了就直接返回，如果找不到就将TheBucket和key插入进去，并返回。

我们回到_object_set_associative_reference方法，看下setHasAssociatedObjects实现 设置标记为，对isa的has_assoc设置为true。我们看下如果value为空值的操作 做的操作就是删除。也就是当我们赋值为空的时候，它将其删掉，移除。 下面我们再来看看try_emplace查找TheBucket怎么找的，我们看下LookupBucketFor实现 我们发现两个方法一样，下面的方法是个重载函数，701行调用的上面的方法。为什么呢？我们看下两个方法的参数，发现第一个方法FoundBucket带有const，而另一个没有，我们再看看下701行调用参数是ConstFoundBucket，而ConstFoundBucket在699行用const修饰了，外界调用的是下面的方法，我们上面也看到TheBucket是没有用const修饰的。第二个方法700行是查找TheBucket，如果查找到了，就给FoundBucket，回调出去。我们看下上面的方法实现

总览整个方法就是TheBucket查找过程，这个过程和cache_t的方法查找相似，都是循环查找，找不到平移知道找到或者查完为止。

回到try_emplace方法，继续往下走找到TheBucket，我们打印下TheBucket 下面的类型是不是有些类似，这个其实跟refs_result的最后一个长的相同。说明将TheBucket藏在这里。 继续到try_emplace方法，如果找到这个TheBucket就会将TheBucket通过make_pair插入值。然后返回true。到此结束。 画了张流程图关联对象的

总结

上面讲了文章开头说的几个问题。重点是关联对象，这里我们在对关联对象进行总结：

关联对象：设值流程

  • 1.创建一个 AssociationsManager 管理类
  • 2.获取唯一的全局静态哈希Map
  • 3.判断是否插入的关联值是否存在:
    • 存在走第4步
    • 不存在就走 : 关联对象插入空流程
  • 4.创建一个空的 ObjectAssociationMap 去取查询的键值对
  • 5.如果发现没有这个 key 就插入一个 空的 BucketT进去 返回
  • 6.标记对象存在关联对象
  • 7.用当前 修饰策略 和 值 组成了一个 ObjcAssociation 替换原来 BucketT 中的空
  • 8.标记一下 ObjectAssociationMap 的第一次为 false

关联对象插入空流程

  • 1.根据 DisguisedPtr 找到 AssociationsHashMap 中的 iterator 迭代查询器
  • 2.清理迭代器
  • 3.其实如果插入空置 相当于清除

关联对象：取值流程

  • 1.创建一个 AssociationsManager 管理类
  • 2.获取唯一的全局静态哈希Map
  • 3.根据 DisguisedPtr 找到 AssociationsHashMap 中的 iterator 迭代查询器
  • 4.如果这个迭代查询器不是最后一个 获取 : ObjectAssociationMap (这里有策略和value)
  • 5.找到ObjectAssociationMap的迭代查询器获取一个经过属性修饰符修饰的value
  • 6.返回_value
avatar
文章
阅读
粉丝