iOS 知识点 - Category / Extension / Protocol 小合集谈到 OC 基础，错不开的三

谈到 OC 基础，错不开的三种机制：Category / Extension / Protocol。

它们分别解决了：

Category: 在 不修改类源代码、不继承的前提下，给已有类 “添加方法”（组织文件、系统类加功能、AOP 风格 hook 等）。
Extention: 在实现文件里补充声明私有属性、实例变量。
Protocol: 只定义 “接口规范”(方法/属性的声明)，不提供实现，用于解耦（代码只依赖协议，不依赖具体类）& 多态（不同类实现同一协议，都可赋给协议限定类型id<Protocol>）

Category

概念：category 是一种给已有类（包括系统类）增加实例方法/类方法的机制，不需要子类化，也不需要访问原类源码。

限制：

不能直接增加新实例变量（ivar），但是可以通过 关联对象 间接添加 “类似属性” 的存储。

    #import <objc/runtime.h>

    static const void *kNameKey = &kNameKey;

    @implementation NSObject (Name)

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

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

不能直接访问原类 pivate 类型的变量/方法（同子类），必须要原类在 .h 中公开声明。

编译后的本质：category 在编译后，额外的方法会被编译器 “合并” 到原类的 method_list 中，runtime 加载类时一起注册。
- 简化过程：
  1. 编译：每个 .m 中的 @implementation ClassName (CategoryName) 生成一个 category_t 结构，其中包含：
    - class name
    - instance methods list
    - class methods list
    - protocol list
  2. 程序加载：runtime 在 load_images 时遍历所有 category：
    - 找到对应 class
    - 把 category 的 methods_list 插入到 class 的 methods_list 列表前方。（同名方法覆盖原来的实现）
⚠️注意事项：
- 如果分类与原类（或其他分类）有同名方法，后加载的 method 会 覆盖前面的实现（行为依赖于加载顺序）
经典用途：
- 给类添加方法（NSArray+Utils.h 等）
- 拆分类的实现，按照功能分块（常用于 swift 代码风格）
- 方法交换（日志、埋点、hook 等）

runtime 讲解篇：juejin.cn/post/757172…

延伸名词 `runtime` 之 `load_images`（面向切面编程）

概念：load_images 是 runtime 的一个内部函数，在 dyld 把一个新的 Mach-O image (主程序 / 动态库 / 插件) 加载进来时，会回调 runtime 的 map_images / load_images 这一整套流程。
接口作用：
- 注册 image 里的 类列表、分类列表、协议列表、选择子 等；
- 把 category 的 方法/协议 挂载到对应的类上；
- 收集并按照一定顺序调用 +load 方法（先类，后分类）。

你也可以简化理解成：每当一块儿新的二进制文件被载入进程，runtime 就用 load_images 把这块儿里的 oc 元数据接入到系统里。

延伸名词 `AOP`（面向切面编程）

含义：一种编程思想，能够在「不改动原有代码逻辑」的前提下，在指定的“切面点”上插入额外逻辑（如埋点、日志、监控、权限校验等）。

核心概念	含义
切点（Pointcut）	想“切入”的位置，比如方法调用前/后
通知（Advice）	在切点执行的额外逻辑（before、after、around）
切面（Aspect）	切点 + 通知的组合
织入（Weaving）	把这些逻辑动态插入代码执行流程的过程

iOS 实现 AOP 的方法

方法交换：在交换方法中实现新的逻辑
消息转发：利用 forwardInvocation: 或 resolveInstanceMethod: 在运行时拦截消息，再“转发”到自己的处理逻辑。
三方库：Aspects

Extension

概念: 在类的实现被编译前，给它再“补充”一些
- 方法声明
- 属性声明
- 额外 ivar（实例变量）
⚠️注意事项:
- Extension 必须和 @implementation MyClass 在同一个编译单元或可见范围，这样编译器才会把它当成类定义的一部分，生成 ivar 和访问器方法 (setter/getter)。

Protocol

概念：接口规范与解耦，只写签名、不写实现。
可以包含：
- 实例/类方法
- Property 声明。

`@required` 和 `@optional` 的意义和成本

编译期行为：

@required：类遵循了这个协议，但是没实现 required 方法 → 编译器 warning。
@optional：完全由你自己决定是否实现，编译器不强制。

运行时行为：

协议本身只是一堆元数据（protocol_t），runtime 存储了：
- 协议有哪些 @required 和 @optional 的方法；
- 哪些是实例 / 类方法；
- 哪些是 property。
但是消息派发是不看协议的：
- 派发时只看这个对象的方法列表里有没有该 selector;
- 至于这个 selector 来自哪个协议、是否声明在协议里，派发阶段都不关系。
```
/// 因此，在调用时常配合：
if ([self.delegate respondsToSelector:@selector(doOptionalThing)]) {
    [self.delegate doOptionalThing];
}
```

协议里的 property 到底是什么？

前置知识：协议只写签名，不写实现。

实际上在协议中声明的 @property (nonatomic, copy) NSString *name; 仅仅等价于 setter、getter 的声明（无实现、无 ivar）。

- (NSString *)name;
- (void)setName:(NSString *)name;

protocol 经典用途

代理模式

例如：vc 处理在 view 上的交互事件，view 通过代理调用 vc 实际处理事件的方法。

/// View.h
@interface View : UIView

@property (nonatomic, weak) id<MyViewDelegate> delegate;

@end

/// View.m
- (void)buttonTapped {
    if ([self.delegate respondsToSelector:@selector(didClickButton:)]) {
        [self.delegate didClickButton:self];
    }
}

/// ViewController.m
@interface ViewController () <MyViewDelegate>
@end

@implementation ViewController

#pragma mark - MyViewDelegate
- (void)didClickButton:(MyView *)view {
    // 处理事件
}

这样就做到了：解耦 + 多态 + 依赖倒置

模块/组件之间的接口抽象类型约束/API设计

`protocol` vs 继承

	协议	继承
本质	接口集合，不带实现、不带存储	类型扩展机制，带实现、带存储
语义关系	描述 “能做” 某些事情	描述 “就是” 某种事物
数量	一个类可实现多个协议	一个类只能有一个直接父类（多继承例外）
主要用途	解耦、抽象、多态	复用、建立层次结构
编译期检查	检查是否实现 required 方法（warning）	检查 override 签名、类型转换等
运行时检查	`conformsToProtocol:` `class_conformsToProtocol`	`isKindOfClass:` `isMemberOfClass:`

延伸知识点 `isKindOfClass:` 与 `isMemberOfClass:`

isKindOfClass:: 是不是这个类或它的子类

- (BOOL)isKindOfClass:(Class)aClass {
    for (Class c = object_getClass(self); c; c = class_getSuperclass(c)) {
        if (c == aClass) return YES;
    }
    return NO;
}

isMemberOfClass:: 是不是这个类本身（不包括子类）

- (BOOL)isMemberOfClass:(Class)aClass {
    return object_getClass(self) == aClass;
}

对于实例对象（instance）：

@interface Animal : NSObject
@end

@interface Dog : Animal
@end

Animal *a = [Animal new];
Dog    *d = [Dog new];

// isKindOfClass:
[a isKindOfClass:[Animal class]]; // YES  (Animal 本身)
[a isKindOfClass:[Dog class]];    // NO   (Animal 不是 Dog 家族)

[d isKindOfClass:[Animal class]]; // YES  (Dog 是 Animal 的子类，被认为是 Animal 家族的一员)
[d isKindOfClass:[Dog class]];    // YES  (Dog 本身)

// isMemberOfClass:
[a isMemberOfClass:[Animal class]]; // YES  (a 的 class 恰好是 Animal)
[a isMemberOfClass:[Dog class]];    // NO   (class 是 Animal，不是 Dog)

[d isMemberOfClass:[Animal class]]; // NO   (class 是 Dog，不是 Animal)
[d isMemberOfClass:[Dog class]];    // YES  (class 恰好是 Dog)

对于类对象（class）：

/// ❌错误的用法
// [Animal isKindOfClass:Animal]; // 左侧的 “Animal” 被 oc 语法解释为消息接受者，右侧的 “Animal” 会被认作 “类型名”，编译器报错参数异常。
// 

// ✅正确的用法
[Animal isSubclassOfClass:[Animal class]]; // YES (正经用法)
[Animal isKindOfClass:[Animal class]];     // NO  (不正经用法)

[Animal isKindOfClass:[Animal class]]; 为什么输出 NO?
- 首先，在 runtime 讲解中已知，类本身也是对象，类型为 Class。
- 再结合 isKindOfClass: 方法的实现：
  1. 从 object_getClass(self) 开始循环向上查询
  2. self 是类对象本身（class object），首次查询的结果就是 metaClass object;
  3. class object != metaClass object，已经错过了类对象本身，因此返回 NO。

iOS 知识点 - Category / Extension / Protocol 小合集

Category

延伸名词 runtime 之 load_images（面向切面编程）

延伸名词 AOP（面向切面编程）

Extension

Protocol

@required 和 @optional 的意义和成本