iOS分類(category),類擴展(extension)—史上最全攻略

背景：

在大型項目，企業級開發中多人同時維護同一個類，此時程序員A因為某項需求只想給當前類currentClass添加一個方法newMethod，那該怎么辦呢？ 最簡單粗暴的方式是把newMethod添加到currentClass中，然后直接實現該方法就OK了。 但考慮到OC是單繼承的，子類可以擁有父類的方法和屬性。 如果把newMethod寫到currentClass中，那么currentClass的子類也會擁有newMethod。但真正的需求是只需要currentClass擁有newMethod，而currentClass的子類不會擁有。 蘋果為了解決這個問題，就引入了分類（Category）的概念。

分類（Category）：

概念

分類（Category）是OC中的特有語法，它是表示一個指向分類的結構體的指針。原則上它只能增加方法，不能增加成員（實例）變量。具體原因看源碼組成:

Category源碼：

1. Category
2. Category 是表示一個指向分類的結構體的指針，其定義如下：
3. typedef struct objc_category *Category;
4. struct objc_category {
5. char *category_name OBJC2_UNAVAILABLE; // 分類名
6. char *class_name OBJC2_UNAVAILABLE; // 分類所屬的類名
7. struct objc_method_list *instance_methods OBJC2_UNAVAILABLE; // 實例方法列表
8. struct objc_method_list *class_methods OBJC2_UNAVAILABLE; // 類方法列表
9. struct objc_protocol_list *protocols OBJC2_UNAVAILABLE; // 分類所實現的協議列表
10. }

1. 通過上面我們可以發現，這個結構體主要包含了分類定義的實例方法與類方法，其中instance_methods 列表是 objc_class 中方法列表的一個子集，而class_methods列表是元類方法列表的一個子集。
2. 但這個結構體里面
3.  
4. 根本沒有屬性列表，
5. 根本沒有屬性列表，
6. 根本沒有屬性列表。

注意：
1.分類是用於給原有類添加方法的,因為分類的結構體指針中，沒有屬性列表，只有方法列表。所以< 原則上講它只能添加方法, 不能添加屬性(成員變量),實際上可以通過其它方式添加屬性> ;
2.分類中的可以寫@property, 但不會生成setter/getter方法, 也不會生成實現以及私有的成員變量（編譯時會報警告）;
3.可以在分類中訪問原有類中.h中的屬性;
4.如果分類中有和原有類同名的方法, 會優先調用分類中的方法, 就是說會忽略原有類的方法。所以同名方法調用的優先級為 分類 > 本類 > 父類。因此在開發中盡量不要覆蓋原有類;
5.如果多個分類中都有和原有類中同名的方法, 那么調用該方法的時候執行誰由編譯器決定；編譯器會執行最后一個參與編譯的分類中的方法。

分類格式：

1. @interface 待擴展的類（分類的名稱）
2. @end
3.  
4. @implementation 待擴展的名稱（分類的名稱）
5. @end
6.  

實際代碼如下：

1. // Programmer+Category.h文件中
2. @interface Programmer (Category)
3.  
4. @property(nonatomic,copy) NSString *nameWithSetterGetter; //設置setter/getter方法的屬性
5.  
6. @property(nonatomic,copy) NSString *nameWithoutSetterGetter; //不設置setter/getter方法的屬性（注意是可以寫在這，而且編譯只會報警告，運行不報錯）
7.  
8. - ( void) programCategoryMethod; //分類方法
9.  
10. @end
11.  
12. // Programmer+Category.m文件中
13.  

那么問題來了：

為什么在分類中聲明屬性時，運行不會出錯呢？
既然分類不讓添加屬性，那為什么我寫了@property仍然還以編譯通過呢？

接下來我們探究下分類不能添加屬性的實質原因：

我們知道在一個類中用@property聲明屬性，編譯器會自動幫我們生成_成員變量和setter/getter，但分類的指針結構體中，根本沒有屬性列表。所以在分類中用@property聲明屬性，既無法生成_成員變量也無法生成setter/getter。
因此結論是：我們可以用@property聲明屬性，編譯和運行都會通過，只要不使用程序也不會崩潰。但如果調用了_成員變量和setter/getter方法，報錯就在所難免了。

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報錯原因如下

1. //普通聲明，無setter/getter
2. // programmer.nameWithoutSetterGetter = @ "無setter/getter"; //調用setter，編譯成功，運行報錯為：（-[Programmer setNameWithSetterGetter:]: unrecognized selector sent to instance 0x7f9de358fd70'）
3.  
4. // NSLog(@"%@",programmer.nameWithoutSetterGetter); //調用getter，編譯成功，運行報錯為-[Programmer setNameWithSetterGetter:]: unrecognized selector sent to instance 0x7fe22be11ea0'
5.  
6. // NSLog(@ "%@",_nameWithoutSetterGetter); //這是調用_成員變量,錯誤提示為：（Use of undeclared identifier '_nameWithoutSetterGetter'）

那接下來我們繼續思考:
既然報錯的根本原因是使用了系統沒有生成的setter/getter方法，可不可以在手動添加setter/getter來避免崩潰，完成調用呢？
其實是可以的。由於OC是動態語言，方法真正的實現是通過runtime完成的，雖然系統不給我們生成setter/getter，但我們可以通過runtime手動添加setter/getter方法。那具體怎么實現呢？

代碼實現如下:

按照這個思路，我們通過運行時手動添加這個方法。

1. #import <objc/runtime.h>
2.  
3. static NSString *nameWithSetterGetterKey = @"nameWithSetterGetterKey"; //定義一個key值
4. @implementation Programmer (Category)
5.  
6. //運行時實現setter方法
7. - ( void)setNameWithSetterGetter:(NSString *)nameWithSetterGetter {
8. objc_setAssociatedObject( self, &nameWithSetterGetterKey, nameWithSetterGetter, OBJC_ASSOCIATION_COPY);
9. }
10.  
11. //運行時實現getter方法
12. - ( NSString *)nameWithSetterGetter {
13. return objc_getAssociatedObject(self, &nameWithSetterGetterKey);
14. }
15.  
16. @end
17.  

實際使用效果

1. //通過runtime實現了setter/getter
2. programmer.nameWithSetterGetter = @"有setter/getter"; //調用setter，成功
3. NSLog(@"%@",programmer.nameWithSetterGetter); //調用getter，成功
4. // NSLog(@"%@",_nameWithSetterGetter); //這是調用_成員變量，錯誤提示為：（Use of undeclared identifier '_nameWithSetterGetter'）
5.  

問題解決。

但是注意，以上代碼僅僅是手動實現了setter/getter方法，但調用_成員變量依然報錯。

類擴展（Class Extension）

Extension是Category的一個特例。類擴展與分類相比只少了分類的名稱，所以稱之為“匿名分類”。
其實開發當中，我們幾乎天天在使用。對於有些人來說像是最熟悉的陌生人。

類擴展格式：

1. @interface XXX ()
2. //私有屬性
3. //私有方法（如果不實現，編譯時會報警,Method definition for 'XXX' not found）
4. @end

作用：

為一個類添加額外的原來沒有變量，方法和屬性
一般的類擴展寫到.m文件中
一般的私有屬性寫到.m文件中的類擴展中

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類別與類擴展的區別：

①類別中原則上只能增加方法（能添加屬性的的原因只是通過runtime解決無setter/getter的問題而已）；
②類擴展不僅可以增加方法，還可以增加實例變量（或者屬性），只是該實例變量默認是@private類型的（
用范圍只能在自身類，而不是子類或其他地方）；
③類擴展中聲明的方法沒被實現，編譯器會報警，但是類別中的方法沒被實現編譯器是不會有任何警告的。這是因為類擴展是在編譯階段被添加到類中，而類別是在運行時添加到類中。
④類擴展不能像類別那樣擁有獨立的實現部分（@implementation部分），也就是說，類擴展所聲明的方法必須依托對應類的實現部分來實現。
⑤定義在 .m 文件中的類擴展方法為私有的，定義在 .h 文件（頭文件）中的類擴展方法為公有的。類擴展是在 .m 文件中聲明私有方法的非常好的方式。

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最后總結：

關於分類，類擴展等問題，在很多概念性的東西網上講解的很是模糊，而且在實際應用的背后的原理上也少有展開。作者寫這篇文章的目的就是想讓讀者對分類，類擴展等常見的問題有個清晰的認識，免了看了記不住，記住又記不對，記對了又不明白原因。
在實際開發中，很多工具類都是分類，類擴展的實際應用，所以筆者后續會在我的個人GitHub上放出工具類，歡迎start和follow。
文章是本人通過實際代碼和自己的開發經驗整理而成，如果你喜歡我的文章，歡迎喜歡和打賞。技術的進步成長需要交流碰撞，也期待你的留言評論，不要只做一個MARK黨。