NSObject的load和initialize方法

在Objective-C中,NSObject是根類,而NSObject.h的頭文件中前兩個方法就是load和initialize兩個類方法,本篇文章就對這兩個方法做下說明和整理。

0. 概述

Objective-C作為一門面向?qū)ο笳Z言,有類和對象的概念。編譯后,類相關(guān)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)會保留在目標文件中,在運行時得到解析和使用。在應用程序運行起來的時候,類的信息會有加載和初始化過程。

其實在Java語言中也有類似的過程,JVM的ClassLoader也對類進行了加載、連接、初始化。

就像Application有生命周期回調(diào)方法一樣,在Objective-C的類被加載和初始化的時候,也可以收到方法回調(diào),可以在適當?shù)那闆r下做一些定制處理。而這正是load和initialize方法可以幫我們做到的。

+ (void)load;
+ (void)initialize;

可以看到這兩個方法都是以“+”開頭的類方法,返回為空。通常情況下,我們在開發(fā)過程中可能不必關(guān)注這兩個方法。如果有需要定制,我們可以在自定義的NSObject子類中給出這兩個方法的實現(xiàn),這樣在類的加載和初始化過程中,自定義的方法可以得到調(diào)用。

從如上聲明上來看,也許這兩個方法和其它的類方法相比沒什么特別。但是,這兩個方法具有一定的“特殊性”,這也是這兩個方法經(jīng)常會被放在一起特殊提到的原因。詳細請看如下幾小節(jié)的整理。

1. load和initialize的共同特點

load和initialize有很多共同特點,下面簡單列一下:
1)、在不考慮開發(fā)者主動使用的情況下,系統(tǒng)最多會調(diào)用一次
2)、如果父類和子類都被調(diào)用,父類的調(diào)用一定在子類之前
3)、都是為了應用運行提前創(chuàng)建合適的運行環(huán)境
4)、在使用時都不要過重地依賴于這兩個方法,除非真正必要

2. load方法相關(guān)要點

廢話不多說,直接上要點列表:
1)、調(diào)用時機比較早,運行環(huán)境有不確定因素。具體說來,在iOS上通常就是App啟動時進行加載,但當load調(diào)用的時候,并不能保證所有類都加載完成且可用,必要時還要自己負責做auto release處理。
2)、補充上面一點,對于有依賴關(guān)系的兩個庫中,被依賴的類的load會優(yōu)先調(diào)用。但在一個庫之內(nèi),調(diào)用順序是不確定的。
對于一個類而言,沒有l(wèi)oad方法實現(xiàn)就不會調(diào)用,不會考慮對NSObject的繼承。
3)、一個類的load方法不用寫明[super load],父類就會收到調(diào)用,并且在子類之前。
4)、Category的load也會收到調(diào)用,但順序上在主類的load調(diào)用之后。
5)、不會直接觸發(fā)initialize的調(diào)用。

3. initialize方法相關(guān)要點

同樣,直接整理要點:
1)、initialize的自然調(diào)用是在第一次主動使用當前類的時候(lazy,這一點和Java類的“clinit”的很像)。
2)、在initialize方法收到調(diào)用時,運行環(huán)境基本健全。
3)、initialize的運行過程中是能保證線程安全的。
4)、和load不同,即使子類不實現(xiàn)initialize方法,會把父類的實現(xiàn)繼承過來調(diào)用一遍。注意的是在此之前,父類的方法已經(jīng)被執(zhí)行過一次了,同樣不需要super調(diào)用。

由于initialize的這些特點,使得其應用比load要略微廣泛一些。可用來做一些初始化工作,或者單例模式的一種實現(xiàn)方案。

4. 原理

通過蘋果開放出來的部分源碼,從中我們或許能明白為什么load和initialize及調(diào)用會有如上的一些特點。

其中l(wèi)oad是在objc庫中一個load_images函數(shù)中調(diào)用的,先把二進制映像文件中的頭信息取出,再解析和讀出各個模塊中的類定義信息,把實現(xiàn)了load方法的類和Category記錄下來,最后統(tǒng)一執(zhí)行調(diào)用。

其中的prepare_load_methods函數(shù)實現(xiàn)如下:

void prepare_load_methods(header_info *hi)
{
    size_t count, i;
 
    rwlock_assert_writing(&runtimeLock);
 
    classref_t *classlist = 
        _getObjc2NonlazyClassList(hi, &count);
    for (i = 0; i < count; i++) {
        schedule_class_load(remapClass(classlist[i]));
    }
 
    category_t **categorylist = _getObjc2NonlazyCategoryList(hi, &count);
    for (i = 0; i < count; i++) {
        category_t *cat = categorylist[i];
        Class cls = remapClass(cat->cls);
        if (!cls) continue;  // category for ignored weak-linked class
        realizeClass(cls);
        assert(cls->ISA()->isRealized());
        add_category_to_loadable_list(cat);
    }
}

這大概就是主類中的load方法先于category的原因。再看下面這段:

static void schedule_class_load(Class cls)
{
    if (!cls) return;
    assert(cls->isRealized());  // _read_images should realize
 
    if (cls->data()->flags & RW_LOADED) return;
 
    // Ensure superclass-first ordering
    schedule_class_load(cls->superclass);
 
    add_class_to_loadable_list(cls);
    cls->setInfo(RW_LOADED); 
}

這正是父類load方法優(yōu)先于子類調(diào)用的原因。

再來看下initialize調(diào)用相關(guān)的源碼。objc的庫里有一個_class_initialize方法實現(xiàn),如下:

void _class_initialize(Class cls)
{
    assert(!cls->isMetaClass());
 
    Class supercls;
    BOOL reallyInitialize = NO;
 
    supercls = cls->superclass;
    if (supercls  &&  !supercls->isInitialized()) {
        _class_initialize(supercls);
    }
 
    monitor_enter(&classInitLock);
    if (!cls->isInitialized() && !cls->isInitializing()) {
        cls->setInitializing();
        reallyInitialize = YES;
    }
    monitor_exit(&classInitLock);
 
    if (reallyInitialize) {
        _setThisThreadIsInitializingClass(cls);
 
        if (PrintInitializing) {
            _objc_inform("INITIALIZE: calling +[%s initialize]",
                         cls->nameForLogging());
        }
 
        ((void(*)(Class, SEL))objc_msgSend)(cls, SEL_initialize);
 
        if (PrintInitializing) {
            _objc_inform("INITIALIZE: finished +[%s initialize]",
                         cls->nameForLogging());
        }
 
        monitor_enter(&classInitLock);
        if (!supercls  ||  supercls->isInitialized()) {
            _finishInitializing(cls, supercls);
        } else {
            _finishInitializingAfter(cls, supercls);
        }
        monitor_exit(&classInitLock);
        return;
    }
 
    else if (cls->isInitializing()) {
        if (_thisThreadIsInitializingClass(cls)) {
            return;
        } else {
            monitor_enter(&classInitLock);
            while (!cls->isInitialized()) {
                monitor_wait(&classInitLock);
            }
            monitor_exit(&classInitLock);
            return;
        }
    }
 
    else if (cls->isInitialized()) {
        return;
    }
 
    else {
        _objc_fatal("thread-safe class init in objc runtime is buggy!");
    }
}

在這段代碼里,我們能看到initialize的調(diào)用順序和線程安全性。

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