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：
以 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。
