NSObject的load和initialize方法

0. 概述

Objective-C作為一門面向對象語言，有類和對象的概念。編譯后，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么特別。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于這兩個方法，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，并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，對于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。
• 對于一個類而言，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，并且在子類之前。
• Category的load也會收到調用，但順序上在主類的load調用之后。
• 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。

由于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”。最后，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么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，最后統一執行調用。

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;
    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);
        }
    }
}

這大概就是主類中的load方法先于category的原因。再看下面這段：

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;
}
這正是父類load方法優先于子類調用的原因。

再來看下initialize調用相關的源碼。objc的庫里有一個_class_initialize方法實現，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!");
    }
}

在這段代碼里，我們能看到initialize的調用順序和線程安全性。

最近工作上的事情比較多，本該在2014年整理出來的文章還是推到了2015年，在這里祝給位朋友新年快樂！

原文出處： 三石·道