Category 是基于 Objective-C runtime 的一种体现。
Category 原理
首先，这里先给下 runtime 源码的下载地方，然后我们来看下 Class 的结构体：
struct objc_class {
Class _Nonnull isa OBJC_ISA_AVAILABILITY;
#if !__OBJC2__
Class _Nullable super_class OBJC2_UNAVAILABLE;
const char * _Nonnull name OBJC2_UNAVAILABLE;
long version OBJC2_UNAVAILABLE;
long info OBJC2_UNAVAILABLE;
long instance_size OBJC2_UNAVAILABLE;
struct objc_ivar_list * _Nullable ivars OBJC2_UNAVAILABLE;
struct objc_method_list * _Nullable * _Nullable methodLists OBJC2_UNAVAILABLE;
struct objc_cache * _Nonnull cache OBJC2_UNAVAILABLE;
struct objc_protocol_list * _Nullable protocols OBJC2_UNAVAILABLE;
#endif
} OBJC2_UNAVAILABLE;
可以看出是个 objc_class 类型的结构体。他包含：
isa：一个 isa 指针，实例的 isa 指针指向他的类，类的 isa 指针指向他的元类，元类 isa 指针指向他的根元类，根元类的 isa 指针指向他本身。这样就形成了一个闭环；
super_class：父类；
name：类的名字；
version：版本信息，默认为0，当然也可以在运行时通过方法 class_setVersion 修改版本信息和通过 class_getVersion 来获取版本信息；
info：供运行时使用的一些标识，一些位掩码；
instance_size：实例变量的大小，包括继承父类的；
objc_ivars_list：实例变量集合；
objc_method_list：方法集合；
objc_cache：方法缓存；
objc_protocol_list：协议集合。
在看看 category 结构：
struct _category_t {
const char *name;
struct _class_t *cls;
const struct _method_list_t *instance_methods;
const struct _method_list_t *class_methods;
const struct _protocol_list_t *protocols;
const struct _prop_list_t *properties;
};
name：类名称；
cls：类的对象；
instance_methods：实例方法集合；
class_methods：类方法集合；
protocols：协议集合；
properties：属性集合。不过这个 property 不会 @synthesize 实例变量。
Category 的实用场景
可以看出，class 和 category 的内部结构很类似的，所以他是帮助 calss 来完成一些便捷操作的：
- 为不能直接修改实现文件的类修改方法，因为 category 的优先级要高于类自生实现的方法；
- 在不修改类的实现添加方法；
- 分类管理类的方法、协议等，更于清晰类的目录；
- 动态添加属性。
Category 实现内部
我们在这给 Animal 类添加一个 Behavior 的 Category ，添加一个 eat 方法。
@interface Animal (Behavior)
- (void)eat;
@end
然后打开终端，cd 到该文件目录下。使用命令：
clang -rewrite-objc Animal+Behavior.m
可以得到一个 Animal+Behavior.cpp 文件，他是个 c++ 的文件，记录了 Animal+Behavior.m 编译过程，很多的内容，不过大多数 import 的东西，我们到文末最后看，可以找到
static struct _category_t _OBJC_$_CATEGORY_Animal_$_Behavior __attribute__ ((used, section ("__DATA,__objc_const"))) =
{
"Animal",
0, // &OBJC_CLASS_$_Animal,
(const struct _method_list_t *)&_OBJC_$_CATEGORY_INSTANCE_METHODS_Animal_$_Behavior,
0,
0,
0,
};
可以看到稍微符号化了一些。基本能看懂，看第三行，这个应该放的 instance_methods。看到指向了
_OBJC_$_CATEGORY_INSTANCE_METHODS_Animal_$_Behavior
再看下他的实现
_OBJC_$_CATEGORY_INSTANCE_METHODS_Animal_$_Behavior __attribute__ ((used, section ("__DATA,__objc_const"))) = {
sizeof(_objc_method),
1,
{{(struct objc_selector *)"eat", "v16@0:8", (void *)_I_Animal_Behavior_eat}}
};
内部可以看到刚才添加的 eat 方法。然后我们再看一个
static struct _category_t *L_OBJC_LABEL_CATEGORY_$ [1] __attribute__((used, section ("__DATA, __objc_catlist,regular,no_dead_strip")))= {
&_OBJC_$_CATEGORY_Animal_$_Behavior,
};
这就是该 category 的数组集合了，从这几个编译过程就大概可以看明白 category 了。
Category 的实用
最常用的莫过于添加方法和变量，方法比较简单，而前面提到的 properties 不会实现@synthesize，所有，要用的运行时，动态添加。
我们给 Animal+Behavior 添加一个 legs 的属性
@interface Animal (Behavior)
@property (nonatomic, assign) NSUInteger legs;
@end
@implementation Animal (Behavior)
- (void)setLegs:(NSUInteger)legs{
objc_setAssociatedObject(self, @selector(legs), @(legs), OBJC_ASSOCIATION_ASSIGN);
}
- (NSUInteger)legs{
return [objc_getAssociatedObject(self, _cmd) integerValue];
}
@end
这里使用运行时的 objc_setAssociatedObject 和 objc_getAssociatedObject ，然后 （_cmd） 就代表代签方法的 selector，然后在 set 方法有个属性为 objc_AssociationPolicy：
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. */
};
这个易懂，和修饰 property 修饰词类似。这样就动态添加了一个 legs 属性。
小结
熟练及合适的实用 Category 能为我们开发中带来很多的便利，理解知晓结构原理更能尽快的解决我们在开发中遇到的相关问题。
