OC runtime學習筆記之關聯對象

2019-10-21 18:39:42

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供稿：網友

前言

Objective-C 不能動態的添加一些屬性到對象上，和其他的一些原生支持這點的語言不一樣。所以之前你都不得不努力為未來要增加的變量預留好空間。在 Mac OS X 10.6 中，Objective-C 的 Runtime 已經原生的支持這個功能了。

OC runtime 中關聯對象的方法相信大家都使用過，但是其原理和內部實現就很多人不知道。這篇文章就來講解一下 OC runtime 之關聯對象，下面直接步入正題。

runtime 關聯對象原理

runtime 中提供的 API 如下:

/// 對象關聯策略typedef OBJC_ENUM(uintptr_t, objc_AssociationPolicy) { OBJC_ASSOCIATION_ASSIGN = 0,  /**< 關聯一個弱引用 */ OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC = 1, /**< 指定關聯一個強引用. 非原子性. */ OBJC_ASSOCIATION_COPY_NONATOMIC = 3, /**< 指定關聯一個拷貝引用. 非原子性. */ OBJC_ASSOCIATION_RETAIN = 01401, /**< 指定關聯一個強引用.原子性. */ OBJC_ASSOCIATION_COPY = 01403  /**< 指定關聯一個拷貝引用.原子性. */};/**  * 用給定的 key 和關聯策略 policy 為指定的 object 設置關聯關系 */void objc_setAssociatedObject(id object, const void * key, id value, objc_AssociationPolicy policy);/**  * 通過給定的 object 和 key 拿到關聯的對象 */id objc_getAssociatedObject(id object, const void * key);/**  * 移除給定 object 所有關聯的關系 */void objc_removeAssociatedObjects(id object)；

runtime 的 API 很簡單，實際上工作中使用 runtime 的關聯對象也很方便，如下：

static const void * _Nonnull titleKey = @"titleKey";- (void)setTitle:(NSString *)title{ objc_setAssociatedObject(self, titleKey, key, OBJC_ASSOCIATION_RETAIN);}- (NSString *)title{ return objc_getAssociatedObject(self, titleKey);}

如此簡單強大的功能，如果想要觀察系統的實現，可以找關聯對象的源碼，我們可以從objc 源碼中拿到，

從源碼中，可以找到以上三個 API 的實現如下：

OC,runtime

以 objc_setAssociatedObject 方法為例，方法內部調用的一個內部方法，參數同上，進入內部方法

/// 方法為我加過注釋的代碼。void _object_set_associative_reference(id object, void *key, id value, uintptr_t policy) {  // 取原來的綁定關系，新綁定關系原來關系為空 ObjcAssociation old_association(0, nil); // 驗證參數 id new_value = value ? acquireValue(value, policy) : nil; { // 內部綁定關系管理器.內部管理一個全局 AssociationsHashMap AssociationsManager manager; // 管理器中的綁定關系Map AssociationsHashMap &associations(manager.associations()); // 生成偽裝地址。處理參數 object 地址 disguised_ptr_t disguised_object = DISGUISE(object); if (new_value) {  // 打破原來存在的綁定關系  AssociationsHashMap::iterator i = associations.find(disguised_object); // 以偽裝地址為key 在AssociationsHashMap找objc 對應的二級 Map  if (i != associations.end()) {  // 二級Map存在。并取二級map： ObjectAssociationMap  ObjectAssociationMap *refs = i->second;  // 同樣的方法找到 ObjectAssociationMap 中綁定關系  ObjectAssociationMap::iterator j = refs->find(key); // 通過key 在ObjectAssociationMap 中找ObjcAssociation  if (j != refs->end()) {   // 找到原來 ObjcAssociation 關系，直接賦值old_association   old_association = j->second;   j->second = ObjcAssociation(policy, new_value);  } else {   // 不存在 -> 重新創建一次   (*refs)[key] = ObjcAssociation(policy, new_value);  }  } else {  // 不存在二級Map 就直接從新創建  ObjectAssociationMap *refs = new ObjectAssociationMap;  associations[disguised_object] = refs;  (*refs)[key] = ObjcAssociation(policy, new_value);  object->setHasAssociatedObjects();  } } else {  // 未傳 value ，直接設置關聯關系為nil。移除原來的綁定關系  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);  }  } } } // 釋放 old value. if (old_association.hasValue()) ReleaseValue()(old_association);}

從源碼中可以看到維護對象關聯的對象主要有四個

AssociationsManager // 維護關聯關系的全局管理者 ---> 保存AssociationsHashMap
AssociationsHashMap // 保存關聯關系的HashMap ---> 保存對象對應的關聯關系的Map
ObjectAssociationMap // 對象關聯關系的Map，二級Map
ObjcAssociation // 關聯關系

它們的關系用圖像表示如下：

OC,runtime runtime

相當于從我們的對象外部重新創建并管理了一套對象關聯機制，通過雙層 hashMap 來維護對象之間的關聯關系。其中 AssociationsHashMap(外層Map)是存放在 AssociationsManager 中的全局靜態 map。通過要關聯對象的內存地址處理得到和對象唯一綁定的 key 在 map 中保存和對象相關的ObjectAssociationMap，此 map 又維護一個一個的 ObjcAssociation (關聯策略和值)。

以上以 objc_setAssociatedObject 為例講解了關聯對象的原理，objc_getAssociatedObject和objc_removeAssociatedObjects 原理也是一樣。

思維拓展

runtime 中對象關聯的原理如上，學習了蘋果源碼中的思想。可以發現工作中很多類似的數據存儲恰好能借鑒一下。

恰好下午研究 runtime 對象關聯原理的時候，朋友問我一個多用戶系統的實現邏輯。

大意是：