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往期回顾
iOS底层原理探索—OC对象的本质
iOS底层原理探索—class的本质
iOS底层原理探索—KVO的本质
iOS底层原理探索— KVC的本质
iOS底层原理探索— Category的本质(一)
iOS底层原理探索— Category的本质(二)
今天继续带领大家探索iOS之关联对象的本质。
我们在iOS底层原理探索— Category的本质(一)中提到过在iOS中分类不能直接添加成员变量。在分类中添加的属性并不会帮助我们自动生成成员变量，只会生成set、get方法的声明，需要我们自己去实现。，下面我们验证一下：
我们创建一个本类Person，在类中声明int类型的age属性，然后创建一个Person的分类，并在分类中声明int类型的weight属性，然后在main.m文件中导入分类的头文件，创建一个Person的对象，给age和weight属性赋值，并且打印两个属性值：
通过编译运行，我们发现程序崩溃，崩溃信息就是就找不到Person的setWeight方法。而且程序在分类中报出两个警告，找不到Person分类的setWeight方法和weight方法，从而验证我们上面的结论。
这时可能会有人提出，既然系统没有为我们生成set、get方法的实现，那我们手动实现set、get方法的实现不就可以了吗？我们继续验证一下这个方法可不可行：
我们在分类的.m文件中声明全局变量_weight，并实现set、get方法，然后运行程序：
通过运行我们发现确实完成了赋值并打印出结果，但是这样有一个问题不知道大家有没有发现，我们声明的全局变量_weight，无论对象创建与销毁，只要程序在运行_weight变量就存在。如果我们再创建一个新的Person对象，给weight赋不同的值，那么之前我们创建的person对象的weight属性的值也会改变：
通过打印看到，我们新创建一个
Person对象student，赋值后打印之前创建的person对象属性值发现，person对象的weight属性的值已经改变了。
手动添加set、get方法实现的办法失败了，那我们可不可以通过runtime的一些方式间接实现添加成员变量的效果呢？答案是可以的，下面就给大家介绍关联对象的方法。
关联对象
在OC中，runtime提供了动态添加属性和获得属性的API：objc_setAssociatedObject、objc_getAssociatedObject，下面我们用代码来演示一下具体使用方法：
通过关联对象我们很容易就实现了给分类添加成员变量，我们来分析一下具体的使用。
添加关联对象
objc_setAssociatedObject(id object, const void *key, id value, objc_AssociationPolicy policy);
/* 参数解读
* object : 给哪个对象添加属性。这里要给自己添加属性，用self。
* key : 属性名，根据key获取关联对象的属性的值。传入一个指针即可。在objc_getAssociatedObject中通过次key获得属性的值并返回。
* value : 关联的值，也就是通过set方法传入的值给属性。
* policy : 策略，属性以什么形式保存。
*/
其中参数policy对应的是枚举值：
typedef OBJC_ENUM(uintptr_t, objc_AssociationPolicy) {
// 指定一个弱引用相关联的对象
OBJC_ASSOCIATION_ASSIGN = 0,
// 指定相关对象的强引用，非原子性
OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC = 1,
// 指定相关的对象被复制，非原子性
OBJC_ASSOCIATION_COPY_NONATOMIC = 3,
// 指定相关对象的强引用，原子性
OBJC_ASSOCIATION_RETAIN = 01401,
// 指定相关的对象被复制，原子性
OBJC_ASSOCIATION_COPY = 01403
};
分别对应的修饰符为：
获得关联对象
objc_getAssociatedObject(id object, const void *key);
/* 参数解读
* object : 获取哪个对象里面的关联的属性。
* key : 属性，与objc_setAssociatedObject中的key相对应，即通过key值取出value。
移除所有关联对象
- (void)removeAssociatedObjects
{
// 移除所有关联对象
objc_removeAssociatedObjects(self);
}
至此我们就了解了关联对象以及如何使用关联对象。下面我们从底层源码来进一步了解关联对象的实现原理。
关联对象实现原理
添加关联对象
我们在runtime源码中找到objc_setAssociatedObject函数：
函数内部调用
_object_set_associative_reference函数，我们继续追踪_object_set_associative_reference函数的实现：
通过红框标注我们找到了4个对象，其实这4个对象就是实现关联对象技术的核心对象：
AssociationsManager
AssociationsHashMap
ObjectAssociationMap
ObjcAssociation
我们分别进入这4个对象内部查看它们之间的关系：
AssociationsManager
通过AssociationsManager内部源码发现，其内部有一个AssociationsHashMap对象：
AssociationsHashMap
我们继续查看AssociationsHashMap内部的源码。发现AssociationsHashMap继承自unordered_map(均由红框标注):
我们看到里面还包括黄框标注的
ObjectAssociationMap。我们先继续查看unordered_map内部源码：
从unordered_map源码中我们可以看出_Key和_Tp也就是前两个参数对应着map中的Key和Value，那么对照上面AssociationsHashMap内源码发现_Key中传入的是disguised_ptr_t，_Tp传入的值则为ObjectAssociationMap*(AssociationsHashMap图中用红线标注)。
同样我们来到黄框标注ObjectAssociationMap中，发现ObjectAssociationMap中同样也是奖ObjcAssociation以参数形式传入，并以key、Value的方式存储着ObjcAssociation(AssociationsHashMap图中用黄线标注)。
我们继续来到ObjcAssociation源码中查看：
我们发现
ObjcAssociation存储着_policy、_value，而这两个值我们发现正是我们调用添加关联对象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，那么接下来我们回到objc_setAssociatedObject源码，具体查看一下objc_setAssociatedObject函数中传入的四个参数究竟做了哪些操作：
图中1标注，首先根据传入的
value经过acquireValue函数处理获取new_value。acquireValue函数内部其实是通过对策略的判断返回不同的值:
图中2标注，创建
AssociationsManager类型的manager,拿到manager内部的AssociationsHashMap，即associations。图中3标注，传入的
object参数经过DISGUISE函数被转化为了disguised_ptr_t类型的disguised_object。其实
DISGUISE函数内部只是对object做了位运算：
图中4标注，我们看到被处理成
new_value的value，和policy一起被存入了ObjcAssociation中。而ObjcAssociation对应我们传入的key被存入了ObjectAssociationMap中。disguised_object和ObjectAssociationMap则以key-value的形式对应存储在associations中也就是AssociationsHashMap中。
如果我们value传入nil的话则会执行图中5标注的代码。
我们将以上分析用一张示意图来展示：
分析到这里我们可以总结出：一个实例对象就对应一个ObjectAssociationMap，而ObjectAssociationMap里面存储着多个此实例对象的关联对象的key以及ObjcAssociation，ObjcAssociation中存储着关联对象的value和policy。
我们也可以得出结论：关联对象并不是放在了原来的对象里面，而是自己维护了一个全局的map用来存放每一个对象及其对应关联属性。
获得关联对象
我们进入objc_getAssociatedObject函数内部查看，发现其内部调用的是_object_get_associative_reference函数：
进入
_object_get_associative_reference函数查看：
分析源码可知，先拿到
AssociationsManager中的AssociationsHashMap，在里面查找disguised_object，即我们传入的object参数，如果存在就取出ObjectAssociationMap，并在ObjectAssociationMap中查找key对应的value，即ObjcAssociation，然后再ObjcAssociation中取出value和policy，最后返回value。
移除关联对象
通过调用objc_removeAssociatedObjects用来删除所有的关联对象。其内部调用的是_object_remove_assocations函数。我们直接查看_object_remove_assocations函数内部源码：
大概逻辑就是遍历所有
ObjectAssociationMap，然后进行delete删除操作。
当然，即使我们没有调用移除关联对象的方法，在对象销毁的时候，对应的关联对象也会被销毁。因为在dealloc执行的时候，底层会检查是否有关联对象。
至此我们就完成了关联对象的底层探索，如有疑问欢迎大家留言。
