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NSObject的load和initialize方法

編輯:關於IOS

在Objective-C中,NSObject是根類,而NSObject.h的頭文件中前兩個方法就是load和initialize兩個類方法,本篇文章就對這兩個方法做下說明和整理。

0. 概述

Objective-C作為一門面向對象語言,有類和對象的概念。編譯後,類相關的數據結構會保留在目標文件中,在運行時得到解析和使用。在應用程序運行起來的時候,類的信息會有加載和初始化過程。

其實在Java語言中也有類似的過程,JVM的ClassLoader也對類進行了加載、連接、初始化。

就像Application有生命周期回調方法一樣,在Objective-C的類被加載和初始化的時候,也可以收到方法回調,可以在適當的情況下做一些定制處理。而這正是load和initialize方法可以幫我們做到的。

+ (void)load;
+ (void)initialize;

可以看到這兩個方法都是以“+”開頭的類方法,返回為空。通常情況下,我們在開發過程中可能不必關注這兩個方法。如果有需要定制,我們可以在自定義的NSObject子類中給出這兩個方法的實現,這樣在類的加載和初始化過程中,自定義的方法可以得到調用。

從如上聲明上來看,也許這兩個方法和其它的類方法相比沒什麼特別。但是,這兩個方法具有一定的“特殊性”,這也是這兩個方法經常會被放在一起特殊提到的原因。詳細請看如下幾小節的整理。

1. load和initialize的共同特點

load和initialize有很多共同特點,下面簡單列一下:

  • 在不考慮開發者主動使用的情況下,系統最多會調用一次

  • 如果父類和子類都被調用,父類的調用一定在子類之前

  • 都是為了應用運行提前創建合適的運行環境

  • 在使用時都不要過重地依賴於這兩個方法,除非真正必要

2. load方法相關要點

廢話不多說,直接上要點列表:

  • 調用時機比較早,運行環境有不確定因素。具體說來,在iOS上通常就是App啟動時進行加載,但當load調用的時候,並不能保證所有類都加載完成且可用,必要時還要自己負責做auto release處理。

  • 補充上面一點,對於有依賴關系的兩個庫中,被依賴的類的load會優先調用。但在一個庫之內,調用順序是不確定的。

  • 對於一個類而言,沒有load方法實現就不會調用,不會考慮對NSObject的繼承。

  • 一個類的load方法不用寫明[super load],父類就會收到調用,並且在子類之前。

  • Category的load也會收到調用,但順序上在主類的load調用之後。

  • 不會直接觸發initialize的調用。

3. initialize方法相關要點

同樣,直接整理要點:

  • initialize的自然調用是在第一次主動使用當前類的時候(lazy,這一點和Java類的“clinit”的很像)。

  • 在initialize方法收到調用時,運行環境基本健全。

  • initialize的運行過程中是能保證線程安全的。

  • 和load不同,即使子類不實現initialize方法,會把父類的實現繼承過來調用一遍。注意的是在此之前,父類的方法已經被執行過一次了,同樣不需要super調用。

由於initialize的這些特點,使得其應用比load要略微廣泛一些。可用來做一些初始化工作,或者單例模式的一種實現方案。

4. 原理

“源碼面前沒有秘密”。最後,我們來看看蘋果開放出來的部分源碼。從中我們也許能明白為什麼load和initialize及調用會有如上的一些特點。

其中load是在objc庫中一個load_images函數中調用的,先把二進制映像文件中的頭信息取出,再解析和讀出各個模塊中的類定義信息,把實現了load方法的類和Category記錄下來,最後統一執行調用。

其中的prepare_load_methods函數實現如下:

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

這大概就是主類中的load方法先於category的原因。再看下面這段:

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

這正是父類load方法優先於子類調用的原因。

再來看下initialize調用相關的源碼。objc的庫裡有一個_class_initialize方法實現,如下:

void&nbsp;_class_initialize(Class&nbsp;cls)
{
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;assert(!cls->isMetaClass());
&nbsp;
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;Class&nbsp;supercls;
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;BOOL&nbsp;reallyInitialize&nbsp;=&nbsp;NO;
&nbsp;
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;supercls&nbsp;=&nbsp;cls->superclass;
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;if&nbsp;(supercls&nbsp;&nbsp;&&&nbsp;&nbsp;!supercls->isInitialized())&nbsp;{
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;_class_initialize(supercls);
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;}
&nbsp;
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;monitor_enter(&classInitLock);
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;if&nbsp;(!cls->isInitialized()&nbsp;&&&nbsp;!cls->isInitializing())&nbsp;{
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;cls->setInitializing();
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;reallyInitialize&nbsp;=&nbsp;YES;
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;}
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;monitor_exit(&classInitLock);
&nbsp;
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;if&nbsp;(reallyInitialize)&nbsp;{
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;_setThisThreadIsInitializingClass(cls);
&nbsp;
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;if&nbsp;(PrintInitializing)&nbsp;{
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;_objc_inform("INITIALIZE:&nbsp;calling&nbsp;+[%s&nbsp;initialize]",
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;cls->nameForLogging());
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;}
&nbsp;
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;((void(*)(Class,&nbsp;SEL))objc_msgSend)(cls,&nbsp;SEL_initialize);
&nbsp;
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;if&nbsp;(PrintInitializing)&nbsp;{
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;_objc_inform("INITIALIZE:&nbsp;finished&nbsp;+[%s&nbsp;initialize]",
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;cls->nameForLogging());
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;}
&nbsp;
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;monitor_enter(&classInitLock);
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;if&nbsp;(!supercls&nbsp;&nbsp;||&nbsp;&nbsp;supercls->isInitialized())&nbsp;{
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;_finishInitializing(cls,&nbsp;supercls);
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;}&nbsp;else&nbsp;{
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;_finishInitializingAfter(cls,&nbsp;supercls);
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;}
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;monitor_exit(&classInitLock);
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;return;
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;}
&nbsp;
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;else&nbsp;if&nbsp;(cls->isInitializing())&nbsp;{
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;if&nbsp;(_thisThreadIsInitializingClass(cls))&nbsp;{
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;return;
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;}&nbsp;else&nbsp;{
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;monitor_enter(&classInitLock);
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;while&nbsp;(!cls->isInitialized())&nbsp;{
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;monitor_wait(&classInitLock);
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;}
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;monitor_exit(&classInitLock);
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;return;
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;}
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;}
&nbsp;
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;else&nbsp;if&nbsp;(cls->isInitialized())&nbsp;{
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;return;
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;}
&nbsp;
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;else&nbsp;{
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;_objc_fatal("thread-safe&nbsp;class&nbsp;init&nbsp;in&nbsp;objc&nbsp;runtime&nbsp;is&nbsp;buggy!");
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;}
}

在這段代碼裡,我們能看到initialize的調用順序和線程安全性。
(本文作者:三石)

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