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Load和Initialize往死了問是一種怎樣的體驗?

日期:2017/8/17 10:06:22      編輯:IOS開發基礎

這個問題有點炒冷飯了,寫了 demo 才更深入的了解這個問題,就當做個簡單的筆記吧

一. Load和Initialize的往死了問是一種怎樣的體驗?

Load 和 Initialize 先加載哪個?

父類和子類以及 Category 的關系?

如果是多個 Category 呢?

Load

開發文檔的直接解讀

加載順序總結

  • 所有類和分類的 +load 方法都是在被加入到 runtime 的時候調用

  • 父類優先於子類加載(內部通過遞歸的的方式實現)

  • 在所有本類加載完畢之後再去加載各個分類

  • 同一個類的多個分類加載順序可查看 Target -> Build Phases -> Compile Sources

比如,現有Student 繼承於 Person,Student擁有多個分類,在各個類的 + load 方法進行打印,結果如下

2017-06-26 18:30:59.857400+0800 load[70593:5621604] Person ==> Load
2017-06-26 18:30:59.857596+0800 load[70593:5621604] Student ==> Load
2017-06-26 18:30:59.857656+0800 load[70593:5621604] Test2 ==> Load
2017-06-26 18:30:59.857707+0800 load[70593:5621604] Test1 ==> Load
2017-06-26 18:30:59.857724+0800 load[70593:5621604] Student + load2 ==> Load
2017-06-26 18:30:59.857730+0800 load[70593:5621604] Student + load3 ==> Load
2017-06-26 18:30:59.857736+0800 load[70593:5621604] Student + load1 ==> Load

查看 Compile Sources,觀察 Student 三個分類的加載順序,與 load 調用順序一致

runtime 源碼閱讀

首先看下 objc-runtime-new.mm 中的 void prepare_load_methods(header_info *hi) 函數,在該函數中准備好 類和分類執行 +load 方法的必要條件,以供接下來的調用

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);
    }
}

同時,在處理類的時候,也調用了同文件中的另外一個函數 static void schedule_class_load(Class cls)

static void schedule_class_load(Class cls)
{
    if (!cls) return;
    assert(cls->isRealized());  // _read_images should realize

    if (cls->data()->flags & RW_LOADED) return;
# warning 此處使用遞歸的思想實現了先調用父類再調用子類的 +load 方法
    // Ensure superclass-first ordering
    schedule_class_load(cls->superclass);

    add_class_to_loadable_list(cls);
    cls->setInfo(RW_LOADED);
}

當前所有滿足 +load 方法調用條件的類和分類就被分別存放在全局變量 loadable_classes (load_images 方法調用)和 loadable_categories 中了

准備好類和分類後,接下來就是對它們的 +load 方法進行調用了。打開文件 objc-loadmethod.m ,找到其中的 void call_load_methods(void) 函數。

void call_load_methods(void)
{
    static BOOL loading = NO;
    BOOL more_categories;

    recursive_mutex_assert_locked(&loadMethodLock);

    // Re-entrant calls do nothing; the outermost call will finish the job.
    if (loading) return;
    loading = YES;

    void *pool = objc_autoreleasePoolPush();

    do {
        // 1. Repeatedly call class +loads until there aren't any more
        while (loadable_classes_used > 0) {
            call_class_loads();
        }

        // 2. Call category +loads ONCE
        more_categories = call_category_loads();

        // 3. Run more +loads if there are classes OR more untried categories
    } while (loadable_classes_used > 0  ||  more_categories);

    objc_autoreleasePoolPop(pool);

    loading = NO;
}

同樣的,這個函數的作用就是調用上一步准備好的類和分類中的 +load 方法,並且確保類優先於分類的順序。我們繼續查看在這個函數中調用的另外兩個關鍵函數 static void call_class_loads(void) 和 static BOOL call_category_loads(void) 。由於這兩個函數的作用大同小異,下面就以篇幅較小的 static void call_class_loads(void) 函數為例進行探討

static void call_class_loads(void)
{
    int i;

    // Detach current loadable list.
    struct loadable_class *classes = loadable_classes;
    int used = loadable_classes_used;
    loadable_classes = nil;
    loadable_classes_allocated = 0;
    loadable_classes_used = 0;

    // Call all +loads for the detached list.
    for (i = 0; i < used; i++) {
        Class cls = classes[i].cls;
        load_method_t load_method = (load_method_t)classes[i].method;
        if (!cls) continue;

        if (PrintLoading) {
            _objc_inform("LOAD: +[%s load]\n", cls->nameForLogging());
        }
        (*load_method)(cls, SEL_load);
    }

    // Destroy the detached list.
    if (classes) _free_internal(classes);
}

這個函數的作用就是真正負責調用類的 +load 方法了。它從全局變量 loadable_classes 中取出所有可供調用的類,並進行清零操作。

// 指向 用於保存類信息的內存的首地址
loadable_classes = nil;
// 標識已分配的內存空間大小
loadable_classes_allocated = 0;
// 標識已使用的內存空間大小
loadable_classes_used = 0;

load_images -> load_images_nolock -> prepare_load_methods -> schedule_class_load -> add_class_to_loadable_list 的時候會將未加載的類添加到 loadable_classes

調用類和分類的 +load 方法是直接使用函數內存地址的方式 (*load_method)(cls, SEL_load); ,而不是使用發送消息 objc_msgSend 的方式。

調用 load 方法之前,所有的 framework 都已經加載到了運行時中,所以調用 framework 中的方法都是安全的

Initialize

首先看一下蘋果官方文檔對 Initialize 的定義

打開 objc-runtime-new.mm,找到以下函數

// 當我們給某個類發送消息的時候,runtime會調用這個函數在類中查找相應方法的實現或轉發
#warning 考慮以上特性,說明該類接收到第一條消息之前才會調用 +initialize 方法
IMP lookUpImpOrForward(Class cls, SEL sel, id inst,
                       bool initialize, bool cache, bool resolver)
{
    ...
        rwlock_unlock_write(&runtimeLock);
    }
    # warning 注:當類沒有初始化時, runtime 會調用 void _class_initialize(Class cls) 函數對該類進行初始化
    if (initialize  &&  !cls->isInitialized()) {
        _class_initialize (_class_getNonMetaClass(cls, inst));
        // If sel == initialize, _class_initialize will send +initialize and 
        // then the messenger will send +initialize again after this 
        // procedure finishes. Of course, if this is not being called 
        // from the messenger then it won't happen. 2778172
    }

    // The lock is held to make method-lookup + cache-fill atomic 
    // with respect to method addition. Otherwise, a category could 
    ...
}

接下來看看具體的初始化代碼

void _class_initialize(Class cls)
{
    ...
    Class supercls;
    BOOL reallyInitialize = NO;
#warning 同樣使用遞歸的思想實現了先調用父類再調用子類的順序
    // Make sure super is done initializing BEFORE beginning to initialize cls.
    // See note about deadlock above.
    supercls = cls->superclass;
    if (supercls  &&  !supercls->isInitialized()) {
        _class_initialize(supercls);
    }

    // Try to atomically set CLS_INITIALIZING.
    monitor_enter(&classInitLock);
    if (!cls->isInitialized() && !cls->isInitializing()) {
        cls->setInitializing();
        reallyInitialize = YES;
    }
    monitor_exit(&classInitLock);

    if (reallyInitialize) {
        // We successfully set the CLS_INITIALIZING bit. Initialize the class.

        // Record that we're initializing this class so we can message it.
        _setThisThreadIsInitializingClass(cls);

        // Send the +initialize message.
        // Note that +initialize is sent to the superclass (again) if 
        // this class doesn't implement +initialize. 2157218
        if (PrintInitializing) {
            _objc_inform("INITIALIZE: calling +[%s initialize]",
                         cls->nameForLogging());
        }
#warning 注意這裡使用了 objc_msgSend,就意味著該方法就和其他普通方法一樣,子類要沿用父類的方法,分類會會覆蓋本類中的方法。
#warning 同時,如果子類沒有實現但父類實現了該方法,那麼父類的該方法就要被實現多次
        ((void(*)(Class, SEL))objc_msgSend)(cls, SEL_initialize);

        if (PrintInitializing) {
            _objc_inform("INITIALIZE: finished +[%s initialize]",
    ...
}
  • 針對 Category,經測試發現:Category 中 Initialize 方法會覆蓋其本類中的方法(和其他普通方法效果一樣)

  • 在 Initialize 方法內部可以進行一些不方便在編譯期進行初始化的靜態變量的賦值

#warning Person.m

// int 等基本類型可以在編譯期進行賦值
static int numCount = 0; 
// 對象無法在編譯器進行賦值
static NSMutableArray *dataSource;

+ (void)initialize {
    if (self == [Person class]) {
        // 不能在編譯期賦值的對象在這裡進行賦值
        dataSource = [[NSMutableArray alloc] init];
    }
}

異常情況:在A類的load 方法中調用了B類的類方法

@implementation Father
+ (void)load {
    NSLog(@"father==> load===%@", [Dog class]);
}

+(void)initialize {
    NSLog(@"Father===>initialize");
}
@end

#warning 打印結果如下
2017-08-09 11:19:09.838 tests[34274:8415363] Dog===>initialize
2017-08-09 11:19:09.839 tests[34274:8415363] father==> load===Dog
2017-08-09 11:19:09.839 tests[34274:8415363] Dog==> load
2017-08-09 11:19:09.840 tests[34274:8415363] child==> load
2017-08-09 11:19:09.840 tests[34274:8415363] child + hahha==> load
2017-08-09 11:19:09.840 tests[34274:8415363] main

以下是Compile Source 截圖

總結

  • 正常情況下(即沒有在 load 方法中調用相關類方法),load 和 Initialize 方法都在實例化對象之前調用,load相當於裝載方法,都在main()函數之前調用,Initialize方法都在main() 函數之後調用。

  • 如果在A類的 load 方法中調用 B 類的類方法,那麼在調用A的Load 方法之前,會先調用一下B類的initialize 方法,但是B類的load 方法還是按照 Compile Source 順序進行加載

  • 所有類的 load 方法都會被調用,先調用父類、再調用子類,多個分類會按照Compile Sources 順序加載。但是Initialize 方法會被覆蓋,子類父類分類中只會執行一個

  • load 方法內部一般用來實現 Method Swizzle,Initialize方法一般用來初始化全局變量或者靜態變量

  • 兩個方法都不能主動調用,也不需要通過 super 繼承父類方法,但是 Initialize 方法會在子類沒有實現的時候調用父類的該方法,而 load 不會

  • 作者:si1ence

  • 鏈接:http://www.jianshu.com/p/bd82ef5ea186

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