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继续上一篇底层探索 -- 类de加载过程分析（二）从map_iamges开始加载镜像的分析，最后遗留了一个方法没有分析，还有整块Cat附加相关的内容，现在开始。（本篇总字约2800字）

四、关于Category

4.1、Category的数据结构

Category在底层本质的数据类型是category_t ，可以直接在Objc源码中搜索就可以找到category_t 的数据结构，当然也可以使用Clang命令进行转换然后在cpp文件中查找。
其中的name 存储的是类别名称，cls 就是类别要附加的主Cls，然后就是InstanceMethods、ClsMethods 、protocolsMethods 的各个方法列表、最后一个List则是是记录Property的。
1. 因为类别中没有MetaCls、isa、继承链那套关系，所以InstanceMethods、ClsMethods 的数据结构就在同一个数据结构中。
2. Category中虽然有PropertyList ，但是并不会为属性生成Set、Get方法，需要使用关联对象为属性添加方法，这点可以通过Clang后的cpp代码验证。

4.2、attachToClass

接着来分析前面的章节 [[二、映射镜像 ]] 中，末尾故意遗留的方法 attachToClass ：

入参中的previously 在 [[2.5、methodizeClass]] 中已经分析过，是一个备用参数一直都是nil，所以最终执行的attachToClass 入参的previously 和Cls 是同一个对象。
并且看attachToClass 的代码逻辑，也是要进行attachCategories的，但是想要在attachToClass 中完成Attach，除了要在NonLazy-Cls的情况下进入方法，还要满足it != map.end() 这个判断条件。
1. 如何能够满足这个条件，首先Cls肯定要是NonLazy的，然后Cat还要具备什么样子的情况下， 才会满足it != map.end() 条件？稍后在AttachCategory总结中再进行展开分析。
auto it ：实际的数据类型是DenseMapIterator 类型，数据结构中有Ptr和End两个pointer类型变量，其中End 存储map.end() 的指针地址。
flag：在methodizeClass 中调用时已经通过isMeta 进行了判断入参，不是ATTACH_METACLASS 就是 ATTACH_CLASS ，所以这里只可能进入ELSE分支执行 attachCategories(cls, list.array(), list.count(), flags) 。

4.3、load_images

load_images 方法也是起初在_dyld_objc_notify_register() 中向dyld注册的回调方法，位于第二个参数，现来看一下load_images 的代码逻辑：

didInitialAttachCategories： 前面在分析_read_images 方法时，中间有一段代码块：[[8、LoadCategory判断]] ，它的进入条件didInitialAttachCategories 默认等于FALSE，而唯一能够使其 BOOL值改变的位置就在这里--第一次load_images 被调用的时候。
didCallDyldNotifyRegister： 这个判断条件默认值同样也是FALSE。用途见名知意，当_objc_init 中的_dyld_objc_notify_register() 执行完成之后，会将其值变为Ture。
在当前方法中有关于+load() 方法的一系列代码、方法的分析另起篇幅，不在这里进行深入展开。那么，接下来需要继续关注的方法，就是与Category有关的loadAllCategories 了。

4.4、AttachCategory

1、loadAllCategories

loadAllCategories 方法的代码简单，见名知意，通过一个FOR循环获取到了所有的hi然后去执行AttachCategory。
先来看一下循环的条件：FirstHeader 展开是 header_info *FirstHeader = 0 ，getNext() 就是用第一个hi不断的获取下一个。
在loadAllCategories 中可以通过getNext 获取到所有header_info ，这得益于在map_images_nolock 方法中进行 [[2、Cls数量计算代码块]] 的时候调用的addHeader 方法。这个方法不仅Return hi 形成Array以供_read_images 进行使用，同时还将每次获取到的hi通过内部的appendHeader() 形成了链表，来看一下源码。

2、load_categories_nolock

load_categories_nolock 折叠后只有5行代码，简而言之就是一处processCatlist 实现，两处processCatlist 的调用入参不同。
processCatlist 的实现中以hi获取到的CatList.Count为条件，循环取出List去向主Cls、主MateCls的MethodList进行Attach。
为了测试catlist2 中处理的是什么Cat、有哪些类需要在catlist2 中处理，所以完整Copy了一份processCatlist实现和count，结果运行起来一个断点都没有进入。

3、attachCategories

attachCategories 方法整体来说，可大致划分成3部分看待：容器准备、统计各部分List、进行附加。
第二部分循环统计各部分List并装入各自的容器， 其中cats_count 的数量如果按目前分析的路径从 load_categories_nolock 进入，那么就是1，如果从attachToClass 进入，那么就是list.count。 那么mlist中的 if (mcount == ATTACH_BUFSIZ） 也有可能执行。
第三部分代码中最重要的方法应该是 attachLists ， 各部分的方法附加到主Cls都是调用的 attachLists ，所以分析完这里，接下来要继续跟进attachLists 了。
最后来说第一部分的准备过程，除了其他几个容器的声明外，最重要的部分是 extAllocIfNeeded 方法的调用，在前面的的流程中有分析过主Cls的MethodList加载，在 [[2.5、methodizeClass]] 中提出并留了一个问题：rwe 是什么时候创建的？ 就是在这里创建的，extAllocIfNeeded 方法的内部逻辑是：如果rwe存在则返回，不存在则调用 extAlloc 进行创建，并且在初次创建时会将主Cls的MehtodList、PropertyList、ProtocolList进行插入。 来看一下这两个方法的源码：

4.5、 *attachLists

这方法是个重点，刚也说过各部分MethodList的附加算法最终都是执行attachLists 方法。attachLists 是class list_array_tt 中的方法，所以每个MethodList都能可以调用这个方法，方法入参是List指针和List中要被添加指针的Count。

先说最简单的，**图中标记2的分支，**是在创建rwe 的时候调用attachLists 会执行的分支，具体的代码在上一个小节中展示 extAlloc 方法源码中。
图中标记3的分支是第二次进行Attach时会执行的，作了个简单的动图方便理解。
当Array() 存在以后，之后的Attach操作就都是执行标记为1 的分支了，同样通过一个GIF来表现。

4.6、AttachCategory总结

以前面分析过过程作为基础，现在对Category附加的情况及各情况下方法调用逻辑再进行一下梳理。

如果是 Lazy-Cls，那就什么时候用什么时候再说了。但是当Cls中实现有+load 方法时，Cls就会成为 NonLazy-Cls， 在_read_images 过程中就会进行 Pre-Realized。 这个过程中Category就可能会被附加到主Cls的MethodList中，有可能会延迟到第一次 loadImage 方法调用时进行附加，还有可能在ro中就已经是附加好了的。

那么对于上述的这几种可能性，在当Cls和Cat处于什么样的条件下会发生呢？为此列举所有的可以组合的条件总计6种，下面来详细的分析一下这6种情况的方法执行路径：

NonLazy-Cls + Cat

map_imnages* -->* map_images_nolock --> _read_imnage --> reailClsassWithoutSwift (RealizedCls && Meta) --> methodizeClass --> attchToClass (只是看看)
NonLazy-Cls + Cats

与 1.NonLazy-Cls + Cat 执行路径相同
NonLazy-Cls + NonLazy-Cat

map_imnages --> map_images_nolock --> _read_imnage --> reailClsassWithoutSwift (RealizedCls && Meta) --> methodizeClass --> attchToClass (还是看看) --> A few monments later... load_images --> load_categories_nolock --> attachCategories (InstanceCls && MetaCls)
NonLazy-Cls + NonLazy-Cats

map_imnages --> map_images_nolock --> _read_imnage --> reailClsassWithoutSwift (RealizedCls && Meta) --> methodizeClass --> attchToClass (依旧看看) --> A few monments later... load_images --> load_categories_nolock --> FOR(Cats Count){ attachCategories (InstanceCls && MetaCls) }
Cls + NonLazy-Cat

与 1.NonLazy-Cls + Cat 方法调用路径相同 ，Cls是被迫Pre-Realized。
Cls + NonLazy-Cat(s)

map_imnages --> map_images_nolock --> _read_imnage --> load_images --> load_categories_nolock --> FOR(Cats Count){ addForClass (InstanceCls && MetaCls) --> prepare_load_methods --> reailClsassWithoutSwift (RealizedCls && Meta) --> methodizeClass --> attchToClass --> attachCategories (InstanceCls && MetaCls)
Cls + Cat(s)

当Cls第一次被使用时 --> _objc_msgSend_uncached --> lookUpImpOrForward --> realizeClassWithoutSwift (RealizedCls && Meta)--> methodizeClass --> attchToClass (习惯性看看)

以上，就是对6种条件组合的执行路径的详细分析，同时路径标示出了Cat的附加时机，然后对上述的所有执行路径再次进行一下提炼总结：

条件1、2、5的执行路径相同，可以合并同类项。
1. 无论如何Cls已经是NonLazy-Cls了，要在read_images 中进行Pre-Realize，但是Cat(s)并不是NonLazy，所以在reailClsassWithoutSwift 之前CatList已经附加到主Cls的MethodList中了，这点可以在Realized之前去读取并打印ro -> baseMethodlist 中的Method来验证。
条件3、4的执行路径相同，合并同类项。
1. Cls和Cat都是NonLay时，AttachCat是在第一次loadimage 被调用的时候进行的，唯一看起来存在差异的地方就是load_categories_nolock 中的FOR循环，有几个Cat就要循环几次attachCategories 进行Attach。
条件6，针对的是前面attachToClass 方法中的it != map.end() 这个条件。有多个NonLazy-Cat，且Cls是被迫NonLazy的，这时AttachCategory才会在 attachToClass 中完成。不过方法的调用顺序与Cls主动NonLazy的时候有很大的区别，要注意留意。
条件7， 普普通通的Normal，就是大多数的情况。当用到Cls的时候，才会在慢速查找流程lookUpImpOrForward 中进行Realized，这个流程已经在之前博客 [[三、慢速查找]] 中分析过。AttachCat的情况与1、2、5一样，在Cls进行Realize之前就已经完成了，同样可以通过读取打印ro进行验证。

五、总结

至此，Cls的加载原理就全部分析完了。 从 _objc_init 方法开始，对Runtime环境中各个部分的初始化、镜像加载、镜像映射的方法注册，然后是Cls中的Sel、Property、Protocol等内容的加载及最后的Cat附加等等一系列的方法、流程通通做了尽量详细的分析，再次呼应一下博客开始时候说的本篇重点：

本篇重点：

_objc_init 方法对于runtime环境的初始化、ReadImage、LoadImage的方法注册。

Readimage 的加载过程、各种记录表的创建、对Cls的实现、Cls中的数据加载。

Category 的附加过程、附加时机、附加算法。

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底层探索 -- 类de加载过程分析（三）Category的附加