OC - runtime 之关联对象

 

OC - runtime 之关联对象

OC runtime 中关联对象的方法相信大家都使用过,但是其原理和内部实现就很多人不知道。这篇文章就来讲解一下 OC runtime 之关联对象,下面直接步入正题。

runtime 关联对象原理

runtime 中提供的 API 如下:

/// 对象关联策略
typedef OBJC_ENUM(uintptr_t, objc_AssociationPolicy) {
    OBJC_ASSOCIATION_ASSIGN = 0,           /**< 关联一个弱引用 */
    OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC = 1, /**< 指定关联一个强引用. 非原子性. */
    OBJC_ASSOCIATION_COPY_NONATOMIC = 3,   /**< 指定关联一个拷贝引用. 非原子性. */
    OBJC_ASSOCIATION_RETAIN = 01401,       /**< 指定关联一个强引用.原子性. */
    OBJC_ASSOCIATION_COPY = 01403          /**< 指定关联一个拷贝引用.原子性. */
};

/** 
 * 用给定的 key 和关联策略 policy 为指定的 object 设置关联关系
 */
void objc_setAssociatedObject(id object, const void * key, id value, objc_AssociationPolicy policy);

/** 
 * 通过给定的 object 和 key 拿到关联的对象
 */
id objc_getAssociatedObject(id object, const void * key);

/** 
 * 移除给定 object 所有关联的关系
 */
void objc_removeAssociatedObjects(id object);

runtime 的 API 很简单,实际上工作中使用 runtime 的关联对象也很方便,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);
}

如此简单强大的功能,如果想要观察系统的实现,可以找关联对象的源码,我们可以从objc 源码中拿到,

从源码中,可以找到以上三个 API 的实现如下:


 

objc_setAssociatedObject 方法为例,方法内部调用的一个内部方法,参数同上,进入内部方法

/// 方法为我加过注释的代码。
void _object_set_associative_reference(id object, void *key, id value, uintptr_t policy) {
    
    // 取原来的绑定关系,新绑定关系原来关系为空
    ObjcAssociation old_association(0, nil);
    // 验证参数
    id new_value = value ? acquireValue(value, policy) : nil;
    {
        // 内部绑定关系管理器.内部管理一个全局 AssociationsHashMap
        AssociationsManager manager;
        // 管理器中的绑定关系Map
        AssociationsHashMap &associations(manager.associations());
        // 生成伪装地址。处理参数 object 地址
        disguised_ptr_t disguised_object = DISGUISE(object);
        if (new_value) {
            // 打破原来存在的绑定关系
            AssociationsHashMap::iterator i = associations.find(disguised_object); // 以伪装地址为key 在AssociationsHashMap找objc 对应的二级 Map
            if (i != associations.end()) {
                // 二级Map存在。并取二级map: ObjectAssociationMap
                ObjectAssociationMap *refs = i->second;
                // 同样的方法找到 ObjectAssociationMap 中绑定关系
                ObjectAssociationMap::iterator j = refs->find(key); // 通过key 在ObjectAssociationMap 中找ObjcAssociation
                if (j != refs->end()) {
                    // 找到原来 ObjcAssociation 关系,直接赋值old_association
                    old_association = j->second;
                    j->second = ObjcAssociation(policy, new_value);
                } else {
                    // 不存在 -> 重新创建一次
                    (*refs)[key] = ObjcAssociation(policy, new_value);
                }
            } else {
                // 不存在二级Map 就直接从新创建
                ObjectAssociationMap *refs = new ObjectAssociationMap;
                associations[disguised_object] = refs;
                (*refs)[key] = ObjcAssociation(policy, new_value);
                object->setHasAssociatedObjects();
            }
        } else {
            // 未传 value ,直接设置关联关系为nil。移除原来的绑定关系
            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);
                }
            }
        }
    }
    // 释放 old value.
    if (old_association.hasValue()) ReleaseValue()(old_association);
}

从源码中可以看到维护对象关联的对象主要有四个

AssociationsManager  // 维护关联关系的全局管理者 ---> 保存AssociationsHashMap
AssociationsHashMap  // 保存关联关系的HashMap ---> 保存对象对应的关联关系的Map
ObjectAssociationMap // 对象关联关系的Map,二级Map
ObjcAssociation      // 关联关系

它们的关系用图像表示如下:

 

runtime 相当于从我们的对象外部重新创建并管理了一套对象关联机制,通过双层 hashMap 来维护对象之间的关联关系。其中 AssociationsHashMap(外层Map)是存放在 AssociationsManager 中的全局静态 map。通过要关联对象的内存地址处理得到和对象唯一绑定的 key 在 map 中保存和对象相关的ObjectAssociationMap,此 map 又维护一个一个的 ObjcAssociation (关联策略和值)。

以上以 objc_setAssociatedObject 为例讲解了关联对象的原理,objc_getAssociatedObject和objc_removeAssociatedObjects 原理也是一样。

思维拓展

runtime 中对象关联的原理如上,学习了苹果源码中的思想。可以发现工作中很多类似的数据存储恰好能借鉴一下。

恰好下午研究 runtime 对象关联原理的时候,朋友问我一个多用户系统的实现逻辑。

大意是:

  • 用户通过手机号登录后会在内存中生成用户信息表,表中可以保存用户的诸如:个人基本信息、联系人信息、钱包信息……
  • 用户退出登录后,信息不会丢失。
  • 其他用户登录后,会同样创建对应的用户信息表,并保存
  • 之前用户登录后,依然能查看之前自己的用户信息

看到这个问题,我直接感觉 runtime 中对象关联的实现恰好就是这个问题的极好实现。

通过用户登录id为 key 创建用户信息Map。确定每个用户id对应唯一一个用户信息表,用户信息表中想保存什么信息就自定义啦。

 

posted @ 2018-09-14 18:13 xiaoyouPrince 阅读(...) 评论(...) 编辑 收藏