Association关联对象

Association 关联对象

默认情况下，由于分类底层结构的限制，不能直接给 Category 添加成员变量，但是可以通过关联对象间接实现 Category 有成员变量的效果。

使用方法

#import "Person.h"
@interface Person (Test)
@property (nonatomic, assign) int height;
@end

#import "Person+Test.h"
#import <objc/runtime.h>
@implementation Person (Test)
- (void)setHeight:(int)height
{
    objc_setAssociatedObject(self, @selector(height), [NSNumber numberWithInt:height], OBJC_ASSOCIATION_ASSIGN);
}
- (int)height
{
    return [objc_getAssociatedObject(self, @selector(height)) intValue];
}
@end

objc_AssociationPolicy 关联策略

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. */
};

key的常见用法

//  使用 getter 方法的 SEL 作为 key（可读性高，有智能提示）
objc_setAssociatedObject(object, @selector(getter), value, OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC);
objc_getAssociatedObject(object, @selector(getter)];

// 或使用隐式参数 _cmd
objc_getAssociatedObject(object, _cmd];

关联对象的原理

实现关联对象技术的核心对象

AssociationsManager
AssociationsHashMap
ObjectAssociationMap
ObjcAssociation

class AssociationsManager {
    static AssociationsHashMap *_map;
};
class AssociationsHashMap : public unordered_map<disguised_ptr_t, ObjectAssociationMap>
class ObjectAssociationMap : public std::map<void *, ObjcAssociation>
class ObjcAssociation {
    uintptr_t _policy;
    id _value;
};

数据结构

• AssociationsManager

关联对象并不是存储在关联对象本身内存中，而是存储在全局统一的一个容器中；
由 AssociationsManager 管理并在它维护的一个单例 Hash 表 AssociationsHashMap 中存储；
使用 AssociationsManagerLock 自旋锁保证了线程安全。

• AssociationsHashMap

• 一个单例的 Hash 表，存储 disguised_ptr_t 和 ObjectAssociationMap 之间的映射。

• disguised_ptr_t 是根据 object 生成，但不存在引用关系。

disguised_ptr_t disguised_object = DISGUISE(object);

• ObjectAssociationMap
  存储 key 和 ObjcAssociation 之间的映射

• ObjcAssociation
  存储着关联策略 policy 和关联对象的值 value

  

• objc_setAssociatedObject

① 实例化一个 AssociationsManager 对象，它维护了一个单例 Hash 表 AssociationsHashMap 对象；
② 实例化一个 AssociationsHashMap 对象，它维护 disguised_ptr_t 和 ObjectAssociationMap 对象之间的关系；
③ 根据object生成一个 disguised_ptr_t 对象；
④ 根据 disguised_ptr_t 获取对应的 ObjectAssociationMap 对象，它存储key和 ObjcAssociation 之间的映射；
⑤ 根据policy和value创建一个 ObjcAssociation 对象，并存储在 ObjectAssociationMap 中；
⑥ 如果传进来的value为 nil，则在 ObjectAssociationMap 中删除该 ObjcAssociation 对象。

• objc_getAssociatedObject
  ① 实例化一个 AssociationsManager 对象；
  ② 实例化一个 AssociationsHashMap 对象；
  ③ 根据object生成一个 disguised_ptr_t 对象；
  ④ 根据 disguised_ptr_t 获取对应的 ObjectAssociationMap 对象；
  ⑤ 根据 key 获取到它所对应的 ObjcAssociation 对象；
  ⑥ 返回 ObjcAssociation 中的 value。

• objc_removeAssociatedObjects
  ① 实例化一个 AssociationsManager 对象；
  ② 实例化一个 AssociationsHashMap 对象；
  ③ 根据object生成一个 disguised_ptr_t 对象；
  ④ 根据 disguised_ptr_t 获取对应的 ObjectAssociationMap 对象；
  ⑤ 删除该 ObjectAssociationMap 对象。

• acquireValue
  根据policy来对value进行retain或者copy操作。

相关面试题

Q：如何移除关联对象？

• 移除一个object的某个key的关联对象：调用objc_setAssociatedObject设置关联对象value为nil。
  objc_setAssociatedObject函数会调用_object_set_associative_reference函数，并在该函数中判断传进来的value是否为nil，是的话会调用erase(j)擦除函数，将j变量擦除。j即为ObjectAssociationMap对象里的一对【key: key value: ObjcAssociation（_policy、_value）】。

• 移除一个object的所有关联对象：调用函数objc_removeAssociatedObjects。
  objc_removeAssociatedObjects函数会调用_object_remove_assocations函数，并在该函数中调用对象的erase(i)擦除函数，将i变量擦除。i即为AssociationsHashMap对象中的一对【key: object value: ObjectAssociationMap】。

Q：如果 object 被销毁，那它所对应的 ObjectAssociationMap 是否也会自动销毁？

会。

如果没有关联对象，怎么实现 Category 有成员变量的效果？

使用字典。创建一个全局的字典，将self对象在内存中的地址作为key。
缺点：
① 内存泄漏问题：全局变量会一直存储在内存中；
② 线程安全问题：可能会有多个对象同时访问字典，加锁可以解决；
③ 每添加一个成员变量就要创建一个字典，很麻烦。

#import "Person.h"
@interface Person (Test)
@property (nonatomic, assign) int height;
@end

#import "Person+Test.h"
#import <objc/runtime.h>
@implementation Person (Test)
NSMutableDictionary *heights_;
+ (void)load {
    heights_ = [NSMutableDictionary dictionary];
}
- (void)setHeight:(int)height {
    NSString *key = [NSString stringWithFormat:@"%@",self];
    heights_[key] = @(height);
}
- (int)height {
    NSString *key = [NSString stringWithFormat:@"%@",self];
    return [heights_[key] intValue];
}

参考

OC 底层探索 - Association 关联对象