Objective-C 源码（五） Associated Objects 的实现原理

【推荐】2019 Java 开发者跳槽指南.pdf(吐血整理) >>>

原文链接：http://blog.leichunfeng.com/blog/2015/06/26/objective-c-associated-objects-implementation-principle/

我们知道，在 Objective-C 中可以通过 Category 给一个现有的类添加属性，但是却不能添加实例变量，这似乎成为了 Objective-C 的一个明显短板。然而值得庆幸的是，我们可以通过 Associated Objects 来弥补这一不足。

在阅读本文的过程中，读者需要着重关注以下三个问题：

关联对象被存储在什么地方，是不是存放在被关联对象本身的内存中？
关联对象的五种关联策略有什么区别，有什么坑？
关联对象的生命周期是怎样的，什么时候被释放，什么时候被移除？

与 Associated Objects 相关的函数主要有三个，我们可以在 runtime 源码的 runtime.h 文件中找到它们的声明：

OBJC_EXPORT void objc_setAssociatedObject(id object, const void *key, id value, objc_AssociationPolicy policy)

OBJC_EXPORT id objc_getAssociatedObject(id object, const void *key)

OBJC_EXPORT void objc_removeAssociatedObjects(id object)

这三个函数的命名很容易看懂：

objc_setAssociatedObject 用于给对象添加关联对象，传入 nil 则可以移除已有的关联对象；
objc_getAssociatedObject 用于获取关联对象；
objc_removeAssociatedObjects 用于移除一个对象的所有关联对象。

注：objc_removeAssociatedObjects 函数我们一般是用不上的，因为这个函数会移除一个对象的所有关联对象，将该对象恢复成“原始”状态。这样做就很有可能把别人添加的关联对象也一并移除，这并不是我们所希望的。所以一般的做法是通过给 objc_setAssociatedObject 函数传入 nil 来移除某个已有的关联对象。

Key值：

关于前两个函数中的 key 值是我们需要重点关注的一个点，这个 key 值必须保证是一个对象级别（为什么是对象级别？看完下面的章节你就会明白了）的唯一常量。一般来说，有以下三种推荐的 key 值：

声明 static char kAssociatedObjectKey; ，使用 &kAssociatedObjectKey 作为 key 值;
声明 static void *kAssociatedObjectKey = &kAssociatedObjectKey; ，使用 kAssociatedObjectKey 作为 key 值；
用 selector ，使用 getter 方法的名称作为 key 值。

推荐使用第三种，好用，省代码量。

关联策略

关联策略等价属性说明OBJC_ASSOCIATION_ASSIGN @property (assign) or 弱引用关联对象

@property (unsafe_unretained)

OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC @property (strong, nonatomic) 强引用关联对象，且为非原子操作

OBJC_ASSOCIATION_COPY_NONATOMIC @property (copy, nonatomic) 复制关联对象，且为非原子操作

OBJC_ASSOCIATION_RETAIN @property (strong, atomic) 强引用关联对象，且为原子操作

OBJC_ASSOCIATION_COPY @property (copy, atomic) 复制关联对象，且为原子操作

原子性问题不在这里讨论，下面主要讨论前三种形式：

实现原理

代码Github原文链接：https://github.com/leichunfeng/AssociatedObjects

从测试代码中可以看出：

关联对象的释放时机与被移除的时机并不总是一致的，比如上面的 self.associatedObject_assign 所指向的对象在 ViewController 出现后就被释放了，但是 self.associatedObject_assign 仍然有值，还是保存的原对象的地址。如果之后再使用 self.associatedObject_assign 就会造成 Crash ，所以我们在使用弱引用的关联对象时要非常小心；
一个对象的所有关联对象是在这个对象被释放时调用的 _object_remove_assocations 函数中被移除的。

打开 objc-references.mm，找到 objc_setAssociatedObject 函数最终调用的函数；

void _object_set_associative_reference(id object, void *key, id value, uintptr_t policy) {
    // retain the new value (if any) outside the lock.
    ObjcAssociation old_association(0, nil);
    id new_value = value ? acquireValue(value, policy) : nil;
    {
        AssociationsManager manager;
        AssociationsHashMap &associations(manager.associations());
        disguised_ptr_t disguised_object = DISGUISE(object);
        if (new_value) {
            // break any existing association.
            AssociationsHashMap::iterator i = associations.find(disguised_object);
            if (i != associations.end()) {
                // secondary table exists
                ObjectAssociationMap *refs = i->second;
                ObjectAssociationMap::iterator j = refs->find(key);
                if (j != refs->end()) {
                    old_association = j->second;
                    j->second = ObjcAssociation(policy, new_value);
                } else {
                    (*refs)[key] = ObjcAssociation(policy, new_value);
                }
            } else {
                // create the new association (first time).
                ObjectAssociationMap *refs = new ObjectAssociationMap;
                associations[disguised_object] = refs;
                (*refs)[key] = ObjcAssociation(policy, new_value);
                object->setHasAssociatedObjects();
            }
        } else {
            // setting the association to nil breaks the association.
            AssociationsHashMap::iterator i = associations.find(disguised_object);
            if (i !=  associations.end()) {
                ObjectAssociationMap *refs = i->second;
                ObjectAssociationMap::iterator j = refs->find(key);
                if (j != refs->end()) {
                    old_association = j->second;
                    refs->erase(j);
                }
            }
        }
    }
    // release the old value (outside of the lock).
    if (old_association.hasValue()) ReleaseValue()(old_association);
}

在 objc-references.mm 的 objc_getAssociatedObject 函数最终调用了的函数：

id _object_get_associative_reference(id object, void *key) {
    id value = nil;
    uintptr_t policy = OBJC_ASSOCIATION_ASSIGN;
    {
        AssociationsManager manager;
        AssociationsHashMap &associations(manager.associations());
        disguised_ptr_t disguised_object = DISGUISE(object);
        AssociationsHashMap::iterator i = associations.find(disguised_object);
        if (i != associations.end()) {
            ObjectAssociationMap *refs = i->second;
            ObjectAssociationMap::iterator j = refs->find(key);
            if (j != refs->end()) {
                ObjcAssociation &entry = j->second;
                value = entry.value();
                policy = entry.policy();
                if (policy & OBJC_ASSOCIATION_GETTER_RETAIN) ((id(*)(id, SEL))objc_msgSend)(value, SEL_retain);
            }
        }
    }
    if (value && (policy & OBJC_ASSOCIATION_GETTER_AUTORELEASE)) {
        ((id(*)(id, SEL))objc_msgSend)(value, SEL_autorelease);
    }
    return value;
}

objc_removeAssociatedObjects

这个函数负责移除一个对象的所有关联对象，具体实现也是先根据对象的地址获取其对应的 ObjectAssociationMap 对象，然后将所有的关联结构保存到一个 vector 中，最终释放 vector 中保存的所有关联对象。根据前面的实验观察到的情况，在一个对象被释放时，也正是调用的这个函数来移除其所有的关联对象。

给类对象添加关联对象

看完源代码后，我们知道对象地址与 AssociationsHashMap 哈希表是一一对应的。那么我们可能就会思考这样一个问题，是否可以给类对象添加关联对象呢？答案是肯定的。我们完全可以用同样的方式给类对象添加关联对象，只不过我们一般情况下不会这样做，因为更多时候我们可以通过 static 变量来实现类级别的变量。我在分类 ViewController+AssociatedObjects 中给 ViewController 类对象添加了一个关联对象 associatedObject 。

总结

关联对象与被关联对象本身的存储并没有直接的关系，它是存储在单独的哈希表中的；
关联对象的五种关联策略与属性的限定符非常类似，在绝大多数情况下，我们都会使用 OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC 的关联策略，这可以保证我们持有关联对象；
关联对象的释放时机与移除时机并不总是一致，比如实验中用关联策略 OBJC_ASSOCIATION_ASSIGN 进行关联的对象，很早就已经被释放了，但是并没有被移除，而再使用这个关联对象时就会造成 Crash 。

4、demo在我的github有一个例子，是将UIAlertView的delegate实现点击事件回调改成在初始化的时候直接传入，在category中使用本博客中的方法实现block保存以及调用。

https://github.com/caijunrong/JRAlertView.git

来源：oschina

链接：https://my.oschina.net/u/2430867/blog/530901

标签

类对象

源码

objective-c

associations