iOS 中 load 和 initialize 方法的区别和原理

1. load

1.1 概述

先看下官网文档给出的说明

The load message is sent to classes and categories that are both dynamically loaded and statically linked, but only if the newly loaded class or category implements a method that can respond.
The order of initialization is as follows:
All initializers in any framework you link to.
All +load methods in your image.
All C++ static initializers and C/C++ attribute(constructor) functions in your image.
All initializers in frameworks that link to you.
In addition:
A class’s +load method is called after all of its superclasses’ +load methods.
A category +load method is called after the class’s own +load method.
In a custom implementation of load you can therefore safely message other unrelated classes from the same image, but any load methods implemented by those classes may not have run yet.

从文档中我们可以简单得到:
首先我们必须在类或者分类中实现 load 方法,这样才能程序的初始化中被调用。
我们iOS程序初始化时,我们编译的好的类和分类都会被直接加载到内存中,在framework初始化方法调用完成后,就会开始调用我们代码中所有类实现的load的方法。这个过程和类是否被调用或者引用没有关系,只要该类参与了编译,并且实现了load的方法,那么他就会被调用。所以load方法的调用是在main 函数被执行之前的。

1.2 调用顺序

假设一个类,它本身、子类、所有分类都实现了load方法,那么它的调用顺序时怎么样的?
load 方法执行规则:

  • 先执行所有类的load方法,再执行所有分类的load方法。
  • 执行类的load方法时,是按照参与编译的顺序,先编译的类先执行,但是如果某个类是继承自另一个类,那么会先执行父类的load方法个再执行自己的load方法。
  • 执行分类的load方法时,是按照分类参与编译的顺序,先编译的分类先执行。

编译顺序,如果使用xcode,我们可以在项目的Build Phases --> Compile Sources查看,最上面的就最先编译,我们可以拖动文件来调整编译顺序。

1.3 方法调用原理

load方法和普通方法调用的方式不一样。普通方法调用是通过消息发送机制实现的,会先去类或元类的方法列表中查找,如果找到了方法就执行,如果没有找到就去父类的方法列表里面找,只要找到就会终止查找,所以只会执行一次。
load方法调用时,每个类都是根据load方法的地址直接调用,而不会走objc_msgSend函数的方法查找流程,也就是说一个类有实现load方法就执行,没有就不执行(没有的话也不会去父类里面查找)。

1.4 应用

通常会在load方法里面进行方法交换(Method Swizzle),没有必要话尽量不要在load方法里面实现过多的代码,尤其是一些耗时性的。另外也不要去直接调用其他类,因为其他类可能还没有加载完全。

2 initialize

2.1 概述

The runtime sends initialize() to each class in a program just before the class, or any class that inherits from it, is sent its first message from within the program. Superclasses receive this message before their subclasses.
The runtime sends the initialize() message to classes in a thread-safe manner. That is, initialize() is run by the first thread to send a message to a class, and any other thread that tries to send a message to that class will block until initialize() completes.
The superclass implementation may be called multiple times if subclasses do not implement initialize()—the runtime will call the inherited implementation—or if subclasses explicitly call [super initialize]. If you want to protect yourself from being run multiple times, you can structure your implementation along these lines:

+ (void)initialize {
  if (self == [ClassName self]) {
    // ... do the initialization ...
  }
}

Because initialize() is called in a blocking manner, it’s important to limit method implementations to the minimum amount of work necessary possible. Specifically, any code that takes locks that might be required by other classes in their initialize() methods is liable to lead to deadlocks. Therefore, you should not rely on initialize() for complex initialization, and should instead limit it to straightforward, class local initialization.
Special Considerations
initialize() is invoked only once per class. If you want to perform independent initialization for the class and for categories of the class, you should implement load() methods.

官方文档上可知:
initialize方法是在类或它的子类收到第一条消息时被调用的,并且是线程安全的,这里的消息就是指实例方法或类方法的调用,所以所有类的initialize调用是在执行main函数之后调用的。而且一个类只会调用一次initialize方法。如果一个类在程序运行过程中一直没有被使用过,那这个类的initialize方法也就不会被调用,这一点和load方法是不一样的。
另外父类一定是早于子类收到initialize 的消息的,如果子类没有实现initialize 方法,那么第一次收到消息时,就会调用父类的initialize方法。
如果子类和父类都实现了initialize方法,那么会先调用父类的方法,然后调用子类的方法个(<u>这里注意子类中不需要写[super initialize]来调用父类的方法,通过查看源码得知它是在底层实现过程中主动调用的父类的initialize方法</u>)。
需要注意的是如果在分类中实现了initialize方法,那么他会覆盖掉原来类对initialize的实现。

2.2 调用规则例子

假设 Person 为基类实现了initialize方法, Student和Player为子类且实现了initialize方法, Teacher和Driver为子类但是没有实现 initialize方法。

Student *s = Student.new;
Person *p = Person.new;
Player *player = Player.new;
Teacher *t = Teacher.new;
Driver *d = Driver.new;

那么打印log顺序为:

+[Person initialize]
+[Student initialize]
+[Player initialize]
+[Person initialize]
+[Person initialize]
  1. 因为Student 是Person的子类,所以Person会优先执行,然后才到Student.
  2. 因为Person已经执行过了initialize,所以不再执行
  3. Person已经执行过,所以只会执行Player的方法
  4. Teacher和Driver都没有实现initialize,所以都直接调用了他们父类(Person)的方法

2.3 应用

实际开发中initialize方法一般用于初始化全局变量或静态变量。虽然使用initialize要比使用load安全(因为在调用initialize时所有类已经被加载进内存了),但我们还是要尽量少用initialize这个方法个,尤其要谨慎在分类中实现initialize方法,因为如果在分类中实现了,本类实现的initialize方法将不会被调用。

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