iOS category在runtime中的特性

给一个类的category添加属性，编译时不会报错，但在运行时调用setter和getter方法时会崩溃。因为category不会自动添加setter方法和getter的实现，也不会添加对应的实例变量。

@interface Person (Add)
@property (nonatomic, copy) NSString * alias;
@end

Person * p = [[Person alloc] init];
p.alias = @"s";

reason: '-[Person setAlias:]: unrecognized selector sent to instance 0x600000017bf0'

我们需要自己去实现setter和getter方法并且在运行时添加一个绑定的对象（Associated Objects）。Associated Objects相关的函数：

void objc_setAssociatedObject(id object, const void *key, id value, objc_AssociationPolicy policy);
id   objc_getAssociatedObject(id object, const void *key);
void objc_removeAssociatedObjects(id object);

objc_setAssociatedObject用于给对象添加关联对象，value传nil可以移除绑定的对象；
objc_getAssociatedObject用于获取关联的对象；
objc_removeAssociatedObjects用于移除一个对象的所有关连对象。

key的定义：

//利用静态变量地址唯一不变的特性
1、static void *strKey = &strKey;

2、static NSString *strKey = @"strKey"; 

3、static char strKey;

4、用 selector ，使用 getter 方法的名称作为 key 值。

在.m里的实现如下：

- (void)setAlias:(NSString *)alias{
   objc_setAssociatedObject(self, @selector(alias), alias, OBJC_ASSOCIATION_COPY);
}
- (NSString *)alias{
   return objc_getAssociatedObject(self, _cmd);
}

在每个oc方法都有一个SEL类型的数据_cmd,_cmd就代表当前方法。

Method Swillzing

Selector（typedef struct objc_selector *SEL）:在运行时 Selectors 用来代表一个方法的名字。Selector 是一个在运行时被注册（或映射）的C类型字符串。Selector由编译器产生并且在当类被加载进内存时由运行时自动进行名字和实现的映射。
Implementation（typedef id (*IMP)(id, SEL,...)）:这个数据类型指向一个方法的实现的最开始的地方。该方法为当前CPU架构使用标准的C方法调用来实现。该方法的第一个参数指向调用方法的自身（即内存中类的实例对象，若是调用类方法，该指针则是指向元类对象metaclass）。第二个参数是这个方法的名字
selector，该方法的真正参数紧随其后。
Method（typedef struct objc_method *Method）:方法是一个不透明的用来代表一个方法的定义的类型。

struct objc_method {
    SEL method_name                                          OBJC2_UNAVAILABLE;
    char *method_types                                       OBJC2_UNAVAILABLE;
    IMP method_imp                                           OBJC2_UNAVAILABLE;
}

每一给class里都有一个Dispatch Table来解决消息的正确发送。Dispatch Table将方法的名字selector（SEL）和方法的实现IMP（指向C函数的指针）作为键值对进行映射。
Method Swillzing修改了Dispatch Table的selector已经映射的IMP，将selector映射到了另外一个IMP上，而原先的IMP会有一个新的selector与其映射。
比如我们想在app里追踪每个viewController被用户呈现的次数，这可以在viewController的viewWillAppear里添加追踪代码实现。这样在每个控制器里都添加的话会很繁琐。这里给出了另一种实现方式：

#import "UIViewController+Tracking.h"
#import <objc/runtime.h>
@implementation UIViewController (Tracking)
+ (void)load{
    static dispatch_once_t onceToken;
    dispatch_once(&onceToken, ^{
        Class class = [self class];
        
        SEL originalSelector = @selector(viewWillAppear:);
        SEL swizzledSelector = @selector(xxx_viewWillAppear:);
        
        Method originalMethod = class_getInstanceMethod(class, originalSelector);
        Method swizzledMethod = class_getInstanceMethod(class, swizzledSelector);
        
        // When swizzling a class method, use the following:
        // Class class = object_getClass((id)self);
        // ...
        // Method originalMethod = class_getClassMethod(class, originalSelector);
        // Method swizzledMethod = class_getClassMethod(class, swizzledSelector);
        //给类添加方法，如果返回只是NO说明类里面已经有了这个方法
        BOOL didAddMethod =
        class_addMethod(class,
                        originalSelector,
                        method_getImplementation(swizzledMethod),
                        method_getTypeEncoding(swizzledMethod));
        
        if (didAddMethod) {
            class_replaceMethod(class,
                                swizzledSelector,
                                method_getImplementation(originalMethod),
                                method_getTypeEncoding(originalMethod));
        } else {
            method_exchangeImplementations(originalMethod, swizzledMethod);
        }
    });
}

- (void)xxx_viewWillAppear:(BOOL)animated{
    //这个其实是调用了控制器的viewWillAppera的方法
    [self xxx_viewWillAppear:YES];
    NSLog(@"view will appear %@", self);
}

@end

Method class_getInstanceMethod(Class cls, SEL name)：通过方法名获取类的实例方法。
BOOL class_addMethod(Class cls, SEL name, IMP imp, const char *types)：给类添加方法。
IMP class_replaceMethod(Class cls, SEL name, IMP imp, const char *types)：替换一个类的方法的实现。
void method_exchangeImplementations(Method m1, Method m2):交换两个方法的实现。

+load vs +initialize
swizzling应该只在+load中完成。 在 Objective-C 的运行时中，每个类有两个方法都会自动调用。+load 是在一个类被初始装载时调用，+initialize 是在应用第一次调用该类的类方法或实例方法前调用的。两个方法都是可选的，并且只有在方法被实现的情况下才会被调用。
dispatch_once
** swizzling 应该只在 dispatch_once 中完成**。由于 swizzling 改变了全局的状态，所以我们需要确保每个预防措施在运行时都是可用的。原子操作就是这样一个用于确保代码只会被执行一次的预防措施，就算是在不同的线程中也能确保代码只执行一次。Grand Central Dispatch 的 dispatch_once 满足了所需要的需求，并且应该被当做使用 swizzling 的初始化单例方法的标准。

iOS category在runtime中的特性

Method Swillzing

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