NSObject的load和initialize方法

pockry 2015-01-04 13:32:20 32882
本文来自 三石·道 ,作者 pockry

在Objective-C中,NSObject是根类,而NSObject.h的头文件中前两个方法就是load和initialize两个类方法,本篇文章就对这两个方法做下说明和整理。

0. 概述

Objective-C作为一门面向对象语言,有类和对象的概念。编译后,类相关的数据结构会保留在目标文件中,在运行时得到解析和使用。在应用程序运行起来的时候,类的信息会有加载和初始化过程。

其实在Java语言中也有类似的过程,JVM的ClassLoader也对类进行了加载、连接、初始化。

就像Application有生命周期回调方法一样,在Objective-C的类被加载和初始化的时候,也可以收到方法回调,可以在适当的情况下做一些定制处理。而这正是load和initialize方法可以帮我们做到的。

+ (void)load;
+ (void)initialize;

可以看到这两个方法都是以“+”开头的类方法,返回为空。通常情况下,我们在开发过程中可能不必关注这两个方法。如果有需要定制,我们可以在自定义的NSObject子类中给出这两个方法的实现,这样在类的加载和初始化过程中,自定义的方法可以得到调用。

从如上声明上来看,也许这两个方法和其它的类方法相比没什么特别。但是,这两个方法具有一定的“特殊性”,这也是这两个方法经常会被放在一起特殊提到的原因。详细请看如下几小节的整理。

1. load和initialize的共同特点

load和initialize有很多共同特点,下面简单列一下:

  • 在不考虑开发者主动使用的情况下,系统最多会调用一次

  • 如果父类和子类都被调用,父类的调用一定在子类之前

  • 都是为了应用运行提前创建合适的运行环境

  • 在使用时都不要过重地依赖于这两个方法,除非真正必要

2. load方法相关要点

废话不多说,直接上要点列表:

  • 调用时机比较早,运行环境有不确定因素。具体说来,在iOS上通常就是App启动时进行加载,但当load调用的时候,并不能保证所有类都加载完成且可用,必要时还要自己负责做auto release处理。

  • 补充上面一点,对于有依赖关系的两个库中,被依赖的类的load会优先调用。但在一个库之内,调用顺序是不确定的。

  • 对于一个类而言,没有load方法实现就不会调用,不会考虑对NSObject的继承。

  • 一个类的load方法不用写明[super load],父类就会收到调用,并且在子类之前。

  • Category的load也会收到调用,但顺序上在主类的load调用之后。

  • 不会直接触发initialize的调用。

3. initialize方法相关要点

同样,直接整理要点:

  • initialize的自然调用是在第一次主动使用当前类的时候(lazy,这一点和Java类的“clinit”的很像)。

  • 在initialize方法收到调用时,运行环境基本健全。

  • initialize的运行过程中是能保证线程安全的。

  • 和load不同,即使子类不实现initialize方法,会把父类的实现继承过来调用一遍。注意的是在此之前,父类的方法已经被执行过一次了,同样不需要super调用。

由于initialize的这些特点,使得其应用比load要略微广泛一些。可用来做一些初始化工作,或者单例模式的一种实现方案。

4. 原理

“源码面前没有秘密”。最后,我们来看看苹果开放出来的部分源码。从中我们也许能明白为什么load和initialize及调用会有如上的一些特点。

其中load是在objc库中一个load_images函数中调用的,先把二进制映像文件中的头信息取出,再解析和读出各个模块中的类定义信息,把实现了load方法的类和Category记录下来,最后统一执行调用。

其中的prepare_load_methods函数实现如下:

void prepare_load_methods(header_info *hi)
{
    Module mods;
    unsigned int midx;
    if (_objcHeaderIsReplacement(hi)) {
        return;
    }
 
    mods = hi->mod_ptr;
    for (midx = 0; midx < hi->mod_count; midx += 1)
    {
        unsigned int index;
 
        if (mods[midx].symtab == nil)
            continue;
 
        for (index = 0; index < mods[midx].symtab->cls_def_cnt; index += 1)
        {
            Class cls = (Class)mods[midx].symtab->defs[index];
            if (cls->info & CLS_CONNECTED) {
                schedule_class_load(cls);
            }
        }
    }
    mods = hi->mod_ptr;
 
    midx = (unsigned int)hi->mod_count;
    while (midx-- > 0) {
        unsigned int index;
        unsigned int total;
        Symtab symtab = mods[midx].symtab;
 
        if (mods[midx].symtab == nil)
            continue;
        total = mods[midx].symtab->cls_def_cnt +
            mods[midx].symtab->cat_def_cnt;
 
        index = total;
        while (index-- > mods[midx].symtab->cls_def_cnt) {
            old_category *cat = (old_category *)symtab->defs[index];
            add_category_to_loadable_list((Category)cat);
        }
    }
}

这大概就是主类中的load方法先于category的原因。再看下面这段:

static void schedule_class_load(Class cls)
{
    if (cls->info & CLS_LOADED) return;
    if (cls->superclass) schedule_class_load(cls->superclass);
    add_class_to_loadable_list(cls);
    cls->info |= CLS_LOADED;
}

这正是父类load方法优先于子类调用的原因。

再来看下initialize调用相关的源码。objc的库里有一个_class_initialize方法实现,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!");
    }
}

在这段代码里,我们能看到initialize的调用顺序和线程安全性。
(本文作者:三石)