Category与Extension详解

自己做笔录 用来后来回顾。。
(一) Category
1、什么是category
category是objective-C 2.0之后添加的语言特性，别人口中的分类、类别其实都是指category。category的主要作用是为已经存在的类添加方法，除此之外，Apple还推荐了category的另外两个使用场景。

可以把类的实现分开在几个不同的文件里面。这样做有几个显而易见的好处。
·可以减少单个文件的体积
·可以把不同的功能组织到不同的category里
·可以由多个开发者共同完成一个类
·可以按需加载想要的category
·声明私有方法

apple的sdk中就大面积的使用了category这一特性。比如UIKit的UIview。apple把不同的功能API进行分类，这些分类包括UIViewGeometry、UIViewHierarchy、UIViewRendering等。

不过除了apple推荐的使用场景，广大开发者脑洞大开，还衍生出了category的其他几个使用场景：
· 模拟多继承（另外可以墨迹多继承的还有protocol）
· 把framework的私有方法公开
2、category特点
· category只能给某个已有的类扩充方法，不能扩充成员变量。
· category中也可以添加属性，只不过@property只会生成setter和getter的声明，不会生成setter和getter的实现以及成员变量。
· 如果category中的方法和类中原有方法同名，运行时会优先调用category中的方法。也就是，category中的方法会覆盖原有的方法。
· 如果多个category中存在同名的方法，运行时到底调用那个方法由编译器决定，最后一个参与编译的方法会被调用。
3、调用优先级
分类（category）>本类>父类。即：优先调用category中的方法，然后调用本类方法，最后调用父类方法。
注：category是在运行时加载的，不是在编译时。

4、为什么category不能添加成员变量？
Objective-C类由Class类型来表示的，它实际上是一个指向objc-class结构体的指针。它的定义如下：

typedef struct objc_class *Class;

objc_class结构体的定义如下：

image.png

super_class :父类
name:类名
version:类的版本信息，默认为0
info:类信息，供运行期使用的一些位标识
instance_size:该类的实例变量大小
ivars:该类的成员变量链表
methodLists:方法定义的链表
cache:方法缓存
protocols：协议链表

在上面的objc_class结构体中，ivars是objc_ivar_list(成员变量列表）指针；methodLists是指向objc_method_list指针的指针。在runtime中，objc_class结构体大小是固定的，不可能往这个结构体中添加数据，只能修改。所以ivars指向的是一个固定区域，只能修改成员变量值，不能增加成员变量个数。methodList是一个二维数组，所以可以修改*methodLists的值来增加成员方法，虽然没办法扩展methodLists指向的内存区域，却可以改变这个内存区域的值（存储的是指针）。因此，可以动态添加方法，不能添加成员变量。

5、category中能添加属性么？
category不能添加成员变量，那到底能不能添加属性呢

typedef struct category_t {
    const char *name;  //类的名字
    classref_t cls;  //类
  //category中所有给类添加的实例方法的列表
    struct method_list_t *instanceMethods;
 //category中所有添加的类方法的列表
    struct method_list_t *classMethods; 
 //category实现的所有协议的列表
    struct protocol_list_t *protocols; 
//category中添加的所有属性
    struct property_list_t *instanceProperties;
} category_t;

上面是category的结构体
从category的定义也可以看出来category的可以为（可以添加实类放法，类方法，甚至可以实现协议，添加属性）和不可为（无法添加实类变量）。
实际上，category是允许添加属性的，同样可以使用@property，但是不能生成变量，也不能生成添加属性的getter和setter方法的实现，所以尽管添加了属性，也无法使用点语法调用getter和setter方法。但是可以使用runtime去实现category为已有的类添加新的属性并生产getter和setter方法。
案例

- (void)setName:(NSString *)name
{
    objc_setAssociatedObject(self, @selector(name), name, OBJC_ASSOCIATION_COPY_NONATOMIC);
}
- (NSString *)name{
    return objc_getAssociatedObject(self, _cmd);
}

需要注意：
1、category的方法没有“完全替换掉”原来类已经有的方法，也就是说如果category和原来的类都有methodA，那么category附加完成之后，类的方法列表会有两个methodA。
2、category的方法被放到新方法列表的前面，而原来类的方法被放到新方法列表的后面，这也就是我们常说的category的方法会“覆盖”掉原来类的同名方法，这是因为运行时在查找放到的时候是顺着方法列表的顺序查找的，它只要已找到对应名字的方法，就会罢休。

（二）Extension
1、什么是extension

extension是被开发者称为扩展、延展、匿名分类。extension看起来想一个匿名的category，但是extension和category几乎完全是两个东西。和category不同的是extension不但可以声明方法，还可以声明属性、成员变量。extension一般用于声明私有方法，私有属性，私有成员变量。

2、extension的存在形式
category是拥有.h文件和.m文件的东西。但是extension不然，extension只存在于一个.h文件中，或者extension只能寄生于一个类的.m文件中。比如，viewController.m文件中通常寄生这么个东西，其实这就是一个extension：

@interface ViewController ()
@end

注意：extension常用的形式并不是以一个单独的.h文件存在，而是寄生在类的.m文件中。

（三）category和extension的区别
就category和extension的区别来看，我们可以推导出一个明显的事实，extension可以添加实例变量，而category是无法添加实例变量的（因为在运行期，对象的内存布局已经确定，如果添加实例变量就会破坏类的内部布局，这对编译型语言来说是灾难性的）。
· extension在编译期决议，它是类的一部分，但是category则完全不一样，它是在运行期决议的。extension在编译期和头文件里的@interface以及实现文件里的@implement一起形成一个完整的类，它、extension伴随类的产生而产生，随之一起消亡。
· extension一般用来隐藏类的私有信息，你不必须有一个类的源码才能为一个类添加extension，所以你无法为系统的类比如NSString添加extension，除非创建子类添加extension。而category不需要有类的源码，我们可以给系统提供的类添加category。
· extension可以添加实例变量，而category不可以。
· extension和category都可以添加属性，但是category的属性不能生成成员变量和getter、settet方法的实现。
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