【iOS】Category VS Extension 原理詳解
（一）Category
1、什麼是Category?
category是Objective-C 2.0之後添加的語言特性，別人口中的分類、類別其實都是指的category。category的主要作用是為已經存在的類添加方法。除此之外，apple還推薦了category的另外兩個使用場景。
可以把類的實現分開在幾個不同的文件裡面。這樣做有幾個顯而易見的好處。
可以減少單個文件的體積
可以把不同的功能組織到不同的category裡
可以由多個開發者共同完成一個類
可以按需加載想要的category
聲明私有方法
apple 的SDK中就大面積的使用了category這一特性。比如UIKit中的UIView。apple把不同的功能API進行了分類，這些分類包括UIViewGeometry、UIViewHierarchy、UIViewRendering等。
不過除了apple推薦的使用場景，廣大開發者腦洞大開，還衍生出了category的其他幾個使用場景：
模擬多繼承（另外可以模擬多繼承的還有protocol）
把framework的私有方法公開
2、category特點
category只能給某個已有的類擴充方法，不能擴充成員變量。
category中也可以添加屬性，只不過@property只會生成setter和getter的聲明，不會生成setter和getter的實現以及成員變量。
如果category中的方法和類中原有方法同名，運行時會優先調用category中的方法。也就是，category中的方法會覆蓋掉類中原有的方法。所以開發中盡量保證不要讓分類中的方法和原有類中的方法名相同。避免出現這種情況的解決方案是給分類的方法名統一添加前綴。比如category_。
如果多個category中存在同名的方法，運行時到底調用哪個方法由編譯器決定，最後一個參與編譯的方法會被調用。
如下圖，給UIView添加了兩個category（one 和 two），並且給這兩個分類都添加了名為log的方法：
UIView+one
UIView+two
在viewController中引入這兩個category的.h文件。調用log方法：
調用category方法
當編譯順序如下圖所示時，調用UIView + one.m的log方法，如下圖：
編譯順序
調用結果
將UIView + one.m移動到UIView + two.m上面，調用UIView + two.m的log方法，如下圖：
編譯順序
調用結果
3、調用優先級
分類(category) > 本類 > 父類。即，優先調用cateory中的方法，然後調用本類方法，最後調用父類方法。
注意：category是在運行時加載的，不是在編譯時。
4、為什麼category不能添加成員變量？
Objective-C類是由Class類型來表示的，它實際上是一個指向objc_class結構體的指針。它的定義如下：
typedef struct objc_class *Class;
objc_class結構體的定義如下：
struct objc_class {
Class isa OBJC_ISA_AVAILABILITY;
#if !__OBJC2__
Class super_class OBJC2_UNAVAILABLE; // 父類
const char *name OBJC2_UNAVAILABLE; // 類名
long version OBJC2_UNAVAILABLE; // 類的版本信息，默認為0
long info OBJC2_UNAVAILABLE; // 類信息，供運行期使用的一些位標識
long instance_size OBJC2_UNAVAILABLE; // 該類的實例變量大小
struct objc_ivar_list *ivars OBJC2_UNAVAILABLE; // 該類的成員變量鏈表
struct objc_method_list **methodLists OBJC2_UNAVAILABLE; // 方法定義的鏈表
struct objc_cache *cache OBJC2_UNAVAILABLE; // 方法緩存
struct objc_protocol_list *protocols OBJC2_UNAVAILABLE; // 協議鏈表
#endif
} OBJC2_UNAVAILABLE;在上面的objc_class結構體中，ivars是objc_ivar_list（成員變量列表）指針；methodLists是指向objc_method_list指針的指針。在Runtime中，objc_class結構體大小是固定的，不可能往這個結構體中添加數據，只能修改。所以ivars指向的是一個固定區域，只能修改成員變量值，不能增加成員變量個數。methodList是一個二維數組，所以可以修改*methodLists的值來增加成員方法，雖沒辦法擴展methodLists指向的內存區域，卻可以改變這個內存區域的值（存儲的是指針）。因此，可以動態添加方法，不能添加成員變量。
5、category中能添加屬性嗎？
Category不能添加成員變量（instance variables），那到底能不能添加屬性（property）呢？
這個我們要從Category的結構體開始分析：
typedef struct category_t {
const char *name; //類的名字
classref_t cls; //類
struct method_list_t *instanceMethods; //category中所有給類添加的實例方法的列表
struct method_list_t *classMethods; //category中所有添加的類方法的列表
struct protocol_list_t *protocols; //category實現的所有協議的列表
struct property_list_t *instanceProperties; //category中添加的所有屬性
} category_t;從Category的定義也可以看出Category的可為（可以添加實例方法，類方法，甚至可以實現協議，添加屬性）和不可為（無法添加實例變量）。
但是為什麼網上很多人都說Category不能添加屬性呢？
實際上，Category實際上允許添加屬性的，同樣可以使用@property，但是不會生成_變量（帶下劃線的成員變量），也不會生成添加屬性的getter和setter方法的實現，所以，盡管添加了屬性，也無法使用點語法調用getter和setter方法（實際上，點語法是可以寫的，只不過在運行時調用到這個方法時候會報方法找不到的錯誤，如下圖）。但實際上可以使用runtime去實現Category為已有的類添加新的屬性並生成getter和setter方法。詳細內容可以看峰哥之前的文章：《iOS Runtime之四：關聯對象》
給category添加property
調用category中property的setter（報方法找不到的錯誤）
調用category中property的getter（報方法找不到的錯誤）
需要注意的有兩點：
1)、category的方法沒有“完全替換掉”原來類已經有的方法，也就是說如果category和原來類都有methodA，那麼category附加完成之後，類的方法列表裡會有兩個methodA。
2)、category的方法被放到了新方法列表的前面，而原來類的方法被放到了新方法列表的後面，這也就是我們平常所說的category的方法會“覆蓋”掉原來類的同名方法，這是因為運行時在查找方法的時候是順著方法列表的順序查找的，它只要一找到對應名字的方法，就會罷休，殊不知後面可能還有一樣名字的方法。
（二）Extension
1、 什麼是extension
extension被開發者稱之為擴展、延展、匿名分類。extension看起來很像一個匿名的category，但是extension和category幾乎完全是兩個東西。和category不同的是extension不但可以聲明方法，還可以聲明屬性、成員變量。extension一般用於聲明私有方法，私有屬性，私有成員變量。
2、 extension的存在形式
category是擁有.h文件和.m文件的東西。但是extension不然。extension只存在於一個.h文件中，或者extension只能寄生於一個類的.m文件中。比如，viewController.m文件中通常寄生這麼個東西，其實這就是一個extension：
@interface ViewController () @end
當然我們也可以創建一個單獨的extension文件，如下圖：
UIView_extension.h中聲明方法：
導入UIView_extension.h文件進行使用：
注意：extension常用的形式並不是以一個單獨的.h文件存在，而是寄生在類的.m文件中。
（三）category和extension的區別
就category和extension的區別來看，我們可以推導出一個明顯的事實，extension可以添加實例變量，而category是無法添加實例變量的（因為在運行期，對象的內存布局已經確定，如果添加實例變量就會破壞類的內部布局，這對編譯型語言來說是災難性的）。
extension在編譯期決議，它就是類的一部分，但是category則完全不一樣，它是在運行期決議的。extension在編譯期和頭文件裡的@interface以及實現文件裡的@implement一起形成一個完整的類，它、extension伴隨類的產生而產生，亦隨之一起消亡。
extension一般用來隱藏類的私有信息，你必須有一個類的源碼才能為一個類添加extension，所以你無法為系統的類比如NSString添加extension，除非創建子類再添加extension。而category不需要有類的源碼，我們可以給系統提供的類添加category。
extension可以添加實例變量，而category不可以。
extension和category都可以添加屬性，但是category的屬性不能生成成員變量和getter、setter方法的實現。
文／VV木公子（簡書作者）
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參考文章
iOS Category詳解
Objective-C的Category與關聯對象實現原理
