如何给 Category 添加属性？关联对象以什么形式进行存储？

分类无法添加成员变量，在分类中定义了属性，系统没有生成对应的成员变量，也没有实现set和get方法。那我们如何实现为分类添加属性呢？

通过runtime中提供的关联对象相关API我们可以实现以上功能。关联对象以哈希表的格式，存储在一个全局的单例中。

// 添加关联对象
void objc_setAssociatedObject(id object, const void * key,
                                id value, objc_AssociationPolicy policy)

// 获得关联对象
id objc_getAssociatedObject(id object, const void * key)

// 移除所有的关联对象
void objc_removeAssociatedObjects(id object)

关联API对象参数说明：

参数一：id object：给哪个对象添加属性。
参数二：const void * key：关联对象中属性值存取过程中对应唯一标识，根据key来设置和取值。
参数三：id value：关联的值，也就是set方法传入的值给属性去保存。
参数四：objc_AssociationPolicy policy：策略，属性以什么形式保存。

typedef OBJC_ENUM(uintptr_t, objc_AssociationPolicy) {
    OBJC_ASSOCIATION_ASSIGN = 0,  // 指定一个弱引用相关联的对象
    OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC = 1, // 指定相关对象的强引用，非原子性
    OBJC_ASSOCIATION_COPY_NONATOMIC = 3,  // 指定相关的对象被复制，非原子性
    OBJC_ASSOCIATION_RETAIN = 01401,  // 指定相关对象的强引用，原子性
    OBJC_ASSOCIATION_COPY = 01403     // 指定相关的对象被复制，原子性   
};

@interface NSObject (Extension)

@property (nonatomic,copy  ) NSString *name;

@end


@implementation NSObject (Extension)

- (void)setName:(NSString *)name {
    
    objc_setAssociatedObject(self, @selector(name), name, OBJC_ASSOCIATION_COPY_NONATOMIC);
}


- (NSString *)name {
    
    return objc_getAssociatedObject(self,@selector(name));
}

@end

关联对象原理

实现关联对象的核心对象有：

AssociationsManager
AssociationsHashMap
ObjectAssociationMap
ObjcAssociation

其中Map就相当于我们平时使用的字典，也是key-value存取值。

我们通过runtime源码来分析底层原理，来到objc-references.mm，搜索objc_setAssociatedObject，objc_getAssociatedObject，objc_removeAssociatedObjects，分别来看看设置，取值，移除所有关联对象的底层逻辑。

/**********************************************************************
* Associative Reference Support
**********************************************************************/

id objc_getAssociatedObject(id object, const void *key) {
    return _object_get_associative_reference(object, (void *)key);
}


void objc_setAssociatedObject(id object, const void *key, id value, objc_AssociationPolicy policy) {
    _object_set_associative_reference(object, (void *)key, value, policy);
}


void objc_removeAssociatedObjects(id object) 
{
    if (object && object->hasAssociatedObjects()) {
        _object_remove_assocations(object);
    }
}

_object_set_associative_reference函数：

_object_set_associative_reference函数源码

接下来查看AssociationManager、AssociationsHashMap、ObjectAssociationMap、ObjcAssociation之间的关系。

AssociationManager

AssociationManager源码

AssociationsHashMap、ObjectAssociationMap、ObjcAssociation

AssociationsHashMap和ObjectAssociationMap源码

通过AssociationsHashMap内部源码我们发现AssociationsHashMap继承自unordered_map首先来看一下unordered_map内的源码：

unordered_map源码

从unordered_map源码中可以看出前两个参数_Key，_Tp对应的就是map中的key和value，参照传入参数，_Key对应的值就是disguised_ptr_t，_Tp对应的值就是ObjectAssociationMap *。

接着我们查看ObjectAssociationMap，继承至map，和unordered_map类似，同样以key，value方式存储着ObjcAssociation。_Key对应着void *，_Tp对应着ObjcAssociation。

再接着来查看ObjcAssociation。

ObjcAssociation源码

我们发现ObjcAssociation存储着_policy、_value，而这两个值我们可以发现正是我们调用objc_setAssociatedObject函数传入的值，也就是说我们在调用objc_setAssociatedObject函数中传入的value和policy这两个值最终是存储在ObjcAssociation中的。

现在我们已经对AssociationsManager、AssociationsHashMap、 ObjectAssociationMap、ObjcAssociation四个对象之间的关系有了简单的认识，那么接下来我们来细读源码。