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Category的本質<一>
Category的本質<三>關聯對象
面試題1：Category中有load方法嗎？load方法是什么時候調用？
面試題2：load，initialize的區別是什么？它們在Category中的調用順序以及出現繼承時它們之間的調用過程是怎么樣的？
那么這篇文章主要就是回答這兩個問題。

load方法

load方法什么時候調用？
load方法是在runtime加載類和分類的時候調用。
我們創建了一個Person類和它的兩個分類，然后重寫了各自的load方法：

//Person
+ (void)load{
    
    NSLog(@"Person + load");
}

//Person+Test1
+ (void)load{
    
    NSLog(@"Person (Test1) + load");
}

//Person+Test2
+ (void)load{
    
    NSLog(@"Person (Test2) + load");
}

然后我們什么也不做，運行代碼，看到打印結果：

2018-07-24 20:45:08.369170+0800 interview - Category[14157:409819] Person + load
2018-07-24 20:45:08.371806+0800 interview - Category[14157:409819] Person (Test1) + load
2018-07-24 20:45:08.373190+0800 interview - Category[14157:409819] Person (Test2) + load

通過打印結果我們可以看到Person及其分類的load方法都被調用了，這就證實了load方法是由runtime加載類和分類的時候調用的。
然后我們再給Person類及其子類創建一個+ (void)test方法并實現它：

//Person
+ (void)test{
    
    NSLog(@"Person + test");
}

//Person+Test1
+ (void)test{
    
    NSLog(@"Person (Test1) + test");
}

//Person+Test2
+ (void)test{
    
    NSLog(@"Person (Test2) + test");
}

然后用Person類對象去調用test方法：

[Person test];

得到打印結果：

2018-07-24 21:07:32.886316+0800 interview - Category[14670:428685] Person + load
2018-07-24 21:07:32.887195+0800 interview - Category[14670:428685] Person (Test1) + load
2018-07-24 21:07:32.887461+0800 interview - Category[14670:428685] Person (Test2) + load
2018-07-24 21:07:33.050735+0800 interview - Category[14670:428685] Person (Test2) + test

通過打印結果我們可以看到，Person (Test2)的test方法被調用了，這個很好理解因為我們在Category的本質<一>中說的很清楚了，如果分類和類同時實現了一個方法，那么分類中的方法和類中的方法都會保存下來存入內存中，并且分類的方法在前，類的方法在后，這樣在調用的時候就會首先找到分類的方法，給人的感覺就是好像類的方法被覆蓋了。
那么問題來了，同樣是類方法，同樣是分類中實現了類的方法，為什么load方法不像test方法一樣，調用分類的實現，而是類和每個分類中的load方法都被調用了呢？load方法到底有什么不同呢？
要想弄清楚其中的原理，我們還是要從runtime的源碼入手：

1.找到objc-os.mm這個文件，然后找到這個文件的void _objc_init(void)這個方法，runtime的初始化都是在這個方法里面完成。
2.這個方法的最后一行調用了函數_dyld_objc_notify_register(&map_images, load_images, unmap_image);,我們點進load_images，這是加載模塊的意思。

8855F735-18CF-41EA-B389-DED9B00AB168.png
3.

19E2523B-9492-4EA6-8510-2323D855B001.png
4

BC355F3A-CE9D-4C72-9BDE-C804D6B8A0D9.png
5我們點進call_class_loads();這個方法查看對類的load方法的調用過程：

F892FCFD-7A59-4038-B5A0-BF892B13FD7E.png
6.然后我們再點進call_category_loads()查看對分類的load方法的調用過程：

AFACEDCA-1420-43D6-BB9A-0583A91B73A5.png

那么這樣我們就搞清楚了為什么load方法不是像test方法一樣，執行分類的實現

因為load方法的調用并不是objc_msgSend機制，它是直接找到類的load方法的地址，然后調用類的load方法，然后再找到分類的load方法的地址，再去調用它。

而test方法是通過消息機制去調用的。首先找到類對象，由于test方法是類方法，存儲在元類對象中，所以通過類對象的isa指針找到元類對象，然后在元類對象中尋找test方法，由于分類也實現了test方法，所以分類的test方法是在類的test方法的前面，首先找到了分類的test方法，然后去調用它。

有繼承關系時load方法的調用順序

通過上面的分析我們確定了load方法的一個調用規則：先調用所有類的load方法，然后再調用所有分類的load方法。

下面我們再創建一個Student類繼承自Person類，并且為Student類創建兩個子類Student (Test1), Student (Test2),并且覆寫load方法：

//Student
+ (void)load{
    
    NSLog(@"Student + load");
}

//Student (Test1)
+ (void)load{
    
    NSLog(@"Student (Test1) + load");
}

//Student (Test2)
+ (void)load{
    
    NSLog(@"Student (Test2) + load");
}

然后我們運行一下程序，看打印結果：

2018-07-25 15:45:58.605156+0800 interview - Category[13869:359239] Person + load
2018-07-25 15:45:58.605684+0800 interview - Category[13869:359239] Student + load
2018-07-25 15:45:58.606420+0800 interview - Category[13869:359239] Student (Test2) + load
2018-07-25 15:45:58.606870+0800 interview - Category[13869:359239] Person (Test1) + load
2018-07-25 15:45:58.607293+0800 interview - Category[13869:359239] Student (Test1) + load
2018-07-25 15:45:58.607514+0800 interview - Category[13869:359239] Person (Test2) + load
2018-07-25 15:45:58.812025+0800 interview - Category[13869:359239] Person (Test2) + test

通過打印結果我們可以很清楚的看見，Person類和Student類的load方法先被調用，然后調用分類的load方法。再運行多次，都是Person類和Student類的load方法先被調用，然后分類的方法才被調用。并且總是Person類的load在Student類的load方法前面被調用，這會不會和編譯順序有關呢？我們改變一下編譯順序看看：

TARGETS -> Build Phases -> Complle Sources中文件的放置順序就是文件的編譯順序。

381E32DF-9B1D-4752-AFFB-D3925E70579D.png

目前是Person類在Student類的前面編譯，現在我們把Student類放到Person類的前面編譯：

4A6F780D-FC13-48B4-9C7C-88ADB832D617.png

然后我們再運行一下程序，查看打印結果：

2018-07-25 15:56:07.270034+0800 interview - Category[14070:367686] Person + load
2018-07-25 15:56:07.270619+0800 interview - Category[14070:367686] Student + load
2018-07-25 15:56:07.271107+0800 interview - Category[14070:367686] Student (Test2) + load
2018-07-25 15:56:07.271494+0800 interview - Category[14070:367686] Person (Test1) + load
2018-07-25 15:56:07.271762+0800 interview - Category[14070:367686] Student (Test1) + load
2018-07-25 15:56:07.272118+0800 interview - Category[14070:367686] Person (Test2) + load
2018-07-25 15:56:07.433068+0800 interview - Category[14070:367686] Person (Test2) + test

我們發現還是Person類的load方法在Student類前面被調用，所以好像和編譯順序無關呀。那么我們就需要思考一下是不是由于Student和Person之間的繼承關系導致的呢？
為了搞清楚這個問題，我們只能從runtime的源碼入手。

1.objc-os.mm中void _objc_init(void)這個入口方法，點進load_images.
2.在void load_images(const char *path __unused, const struct mach_header *mh)這個方法中，最后有個call_load_methods();方法，點擊進去。
3.在void call_load_methods(void)這個方法中，找到call_class_loads();這個方法，上面已經講到，這是調用類的load方法。點進去。
4

E6DFD1D9-2810-40D5-86E6-290482445E52.png
5.為了搞清楚這里的classes數組的來歷，我們回退到void load_images(const char *path __unused, const struct mach_header *mh)這個方法，這個方法中有一個prepare_load_methods((const headerType *)mh);這個方法，根據方法名可能和我們的問題有關。因此我們點進這個方法查看一下
6.

5167447D-DDDA-4398-ADFF-9DE78DDEBB3D.png
7.點進

schedule_class_load(remapClass(classlist[i]));

這個方法：

571870F3-8F9C-4C24-82A6-3305ECE9B3ED.png

通過這個方法我們就可以很清晰的看到，當要把一個類加入最終的這個classes數組的時候，會先去上溯這個類的父類，先把父類加入這個數組。
由于在classes數組中父類永遠在子類的前面，所以在加載類的load方法時一定是先加載父類的load方法，再加載子類的load方法。

類的load方法調用順序搞清楚了我們再來看一下分類的load方法調用順序

我們還是看一下void prepare_load_methods(const headerType *mhdr)這個函數

66AC18CB-9401-4FC4-8F5E-3FAD776954ED.png

通過這個分析我們就能知道，分類的load方法加載順序很簡單，就是誰先編譯的，誰的load方法就被先加載。

下面我們通過打印結果驗證一下，這是編譯順序：

C0E77171-09EC-415E-85B0-6FB874EEB8B4.png

按照我們前面的分析，load方法的調用順序應該是：
Person -> Student -> Person + Test1 -> Student + Test2 -> Student + Test1 -> Person + Test2。
我們看一下打印結果：

2018-07-25 16:48:10.271679+0800 interview - Category[15094:408222] Person + load
2018-07-25 16:48:10.272357+0800 interview - Category[15094:408222] Student + load
2018-07-25 16:48:10.272661+0800 interview - Category[15094:408222] Person (Test1) + load
2018-07-25 16:48:10.272872+0800 interview - Category[15094:408222] Student (Test2) + load
2018-07-25 16:48:10.273103+0800 interview - Category[15094:408222] Student (Test1) + load
2018-07-25 16:48:10.273434+0800 interview - Category[15094:408222] Person (Test2) + load
2018-07-25 16:48:10.441457+0800 interview - Category[15094:408222] Person (Test2) + test

打印結果完美的驗證了我們的結論。

總結 load方法調用順序

1.先調用類的load方法

按照編譯先后順序調用(先編譯，先調用)
調用子類的load方法之前會先調用父類的load方法

2.再調用分類的load方法

按照編譯先后順序，先編譯，先調用

initialize方法

initialize方法的調用時機

initialize在類第一次接收到消息時調用，也就是objc_msgSend()。
先調用父類的+initialize，再調用子類的initialize。
我們首先給Student類和Person類覆寫+initialize方法：

//Person
+ (void)initialize{
    
    NSLog(@"Person + initialize");
}

//Person+Test1
+ (void)initialize{
    
    NSLog(@"Person (Test1) + initialize");
}

//Person+Test2
+ (void)initialize{
    
    NSLog(@"Person (Test2) + initialize");
}

//Student
+ (void)initialize{
    
    NSLog(@"Student + initialize");
}

//Student (Test1)
+ (void)initialize{
    
    NSLog(@"Student (Test1) + initialize");
}

//Student (Test2)
+ (void)initialize{
    
    NSLog(@"Student (Test2) + initialize");
}

我們運行程序，發現什么也沒有打印，說明在運行期沒有調用+initialize方法。
然后我們給Person類發送消息，也就是調用函數：

[Person alloc];

打印結果：

2018-07-25 17:26:22.462601+0800 interview - Category[15889:437305] Person (Test2) + initialize

可以看到調用了Person類的分類的initialize方法。通過這個打印結果我們能看出initialize方法和load方法的不同，load方法由于是直接獲取方法的地址，然后調用方法，所以Person及其分類的load方法都會調用。而initialize方法則更像是通過消息機制，也即是objc_msgend(Person, @selector(initialize))這種來調用的。
然后我多次調用alloc方法：

[Person alloc];
[Person alloc];
[Person alloc];

打印結果：

018-07-25 17:26:22.462601+0800 interview - Category[15889:437305] Person (Test2) + initialize

可見initialize方法只在類第一次收到消息時調用。然后我們再給Student類發送消息：

[Student alloc];

打印結果：

2018-07-25 18:34:14.648279+0800 interview - Category[17187:473502] Person (Test2) + initialize
2018-07-25 18:34:14.648394+0800 interview - Category[17187:473502] Student (Test1) + initialize

我們看到不僅調用了Student類的initialize方法，而且還調用了Student類的父類，Person類的方法，因此我們猜測在調用類的initialize方法之前會先調用父類的initialize方法。
以上僅僅是我們根據打印結果的猜測，還需要通過源碼來驗證。
[Person alloc]就相當于objc_msgSend([Person class], @selector(alloc)),說明objc_msgSend()內部會去調用initialize方法，判斷是第幾次接收到消息。

1.我們去runtime源碼中搜索class_getClassmethod方法，會在objc-class.mm這個文件中找到這個方法的實現：

2B3F2677-4F69-40A7-8E12-983A3ECCC2FE.png
2.我們點進class_getInstanceMethod(cls->getMeta(), sel);這個方法：

C04ACE66-648D-48A7-B6AB-8F687260D4E7.png
3.點進這個方法：

6D91C93E-4782-4044-8CDE-662AC2D599DE.png
4.繼續尋找lookUpImpOrForward這個方法的實現，我截取其中有價值的代碼塊：

E221D122-E2BE-42BC-9C71-767B80358116.png

這個代碼也說明了每個類的+initialize方法只會被調用一次。
5.我們點進_class_initialize (_class_getNonMetaClass(cls, inst));尋找真正的實現：

FDE84505-3F22-4458-971D-64C0F0F20096.png
6.然后我們通過callInitialize(cls);查看具體的調

77228E87-0910-452F-B04D-6FA295164C07.png

這樣一來+initialize方法的調用過程就很清楚了。

+initialize的調用過程：

1查看本類的initialize方法有沒有實現過，如果已經實現過就返回，不再實現。
2.如果本類沒有實現過initialize方法，那么就去遞歸查看該類的父類有沒有實現過initialize方法，如果沒有實現就去實現，最后實現本類的initialize方法。并且initialize方法是通過objc_msgSend()實現的。

+initialize和+load的一個很大區別是，+initialize是通過objc_msgSend進行調用的，所以有以下特點：

如果子類沒有實現+initialize方法，會調用父類的+initialize(所以父類的+initialize方法可能會被調用多次)
如果分類實現了+initialize，會覆蓋類本身的+initialize調用。

下面我們把Student類及其分類中的+initialize這個方法的實現去掉，然后增加一個Teacher類繼承自Person類。然后我們給Student類和Teacher類都發送alloc消息：

    [Student alloc];
    [Teacher alloc];

這個時候也就是只有Person類及其分類實現了+initialize方法。那么打印結果會是怎樣呢？

2018-07-25 21:47:59.899995+0800 interview - Category[20981:582224] Person (Test2) + initialize
2018-07-25 21:47:59.900112+0800 interview - Category[20981:582224] Person (Test2) + initialize
2018-07-25 21:47:59.900240+0800 interview - Category[20981:582224] Person (Test2) + initialize

這里Person類的+initialize方法竟然被調用了三次，這多少有些出乎意外吧。下面我們來分析一下。

    BOOL studentInitialized = NO;
    BOOL personinitialized = NO;
    BOOL teacherInitialized = NO;
    
    [Student alloc];
    //判斷Student類是否初始化了，這里Student類還沒有被初始化，所以進入條件語句。
    if(!studentInitialized){
        //判斷Student類的父類Person類是否初始化了
        if(!personinitialized){
            //這里Person類還沒有初始化，就利用objc_msgSend調用initialize方法
            objc_msgSend([Person class], @selector(initialize));
            //變更Person類是否初始化的狀態
            personinitialized = YES;
        }
        //利用objc_msgSend調用Student的initialize方法
        objc_msgSend([Student class], @selector(initialize));
        //變更Student是否初始化的狀態
        studentInitialized = YES
    }
    
    [Teacher alloc];
    
    //判斷Teacher類是否已經初始化了，這里Teacher類還沒有初始化，進入條件語句
    if(!teacherInitialized){
        //判斷其父類Person類是否初始化了，這里父類已經初始化了，所以不會進入這個條件語句
        if(!personinitialized){
            
            objc_msgSend([Person class], @selector(initialize));
            personinitialized = YES;
        }
        //利用objc_msgSend調用Teacher類的initialize方法
        objc_msgSend([Teacher class], @selector(initialize));
        //變更狀態
        teacherInitialized = YES;
    }

上面列出來的是調用initialize的偽代碼，下面再詳細說明這個過程：

1.Student類收到alloc消息，開始著手準備調用initialize方法。首先判斷自己有沒有初始化過。
2.判斷自己沒有初始化過，所以就去找自己的父類Person類，看Person類有沒有初始化過，發現Person類也沒有初始化過，且Person類也沒有父類，多以對Person類使用objc_msgSend([Person class], @selector(initialize))調用Person類的initialize方法。這是第一次調用Person類的initialize方法。
3.父類處理完后，再通過objc_msgSend([Student class], @selector(initialize));調用Student類的initialize方法，但是由于Student類沒有實現initialize方法，所以通過其superclass指針找到父類Person類，然后調用了Person類的initialize實現。這是第二次調用Person類的initialize方法。
4.Teacher類收到alloc方法，開始準備調用initialize放啊發。首先判斷自己有沒有被初始化過。
5.判斷自己沒有被初始化過后，又開始判斷其父類Person類有沒有被初始化過，剛剛父類Person類已經被初始化過。
6.于是通過objc_msgSend([Teacher class], @selector(initialize))調用Teacher類的initialize方法。但是由于Teacher類沒有實現initialize方法，所以只能通過superclass指針去查找父類有沒有實現initialize方法，發現父類Person類實現了initialize方法，于是調用父類的initialize方法。這是第三次調用Person類的initialize方法。

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Category的本質<二>load，initialize方法

Category的本質<二>load，initialize方法

load方法

有繼承關系時load方法的調用順序

通過上面的分析我們確定了load方法的一個調用規則：先調用所有類的load方法，然后再調用所有分類的load方法。

類的load方法調用順序搞清楚了我們再來看一下分類的load方法調用順序

總結 load方法調用順序

1.先調用類的load方法

2.再調用分類的load方法

initialize方法

initialize方法的調用時機

+initialize的調用過程：

+initialize和+load的一個很大區別是，+initialize是通過objc_msgSend進行調用的，所以有以下特點：

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Category的本質<二>load，initialize方法

load方法

有繼承關系時load方法的調用順序

通過上面的分析我們確定了load方法的一個調用規則：先調用所有類的load方法，然后再調用所有分類的load方法。

類的load方法調用順序搞清楚了我們再來看一下分類的load方法調用順序

總結 load方法調用順序

1.先調用類的load方法

2.再調用分類的load方法

initialize方法

initialize方法的調用時機

+initialize的調用過程：

+initialize和+load的一個很大區別是，+initialize是通過objc_msgSend進行調用的，所以有以下特點：

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