面试题：Objective-C类别与扩展在运行时对元类（Meta Class）的影响

Objective - C类别（Category）与扩展（Extension）对元类的作用机制

类别（Category）
- 作用机制：
  - 在运行时，类别通过向类的分发表（dispatch table）中添加新的方法来扩展类的功能。当向一个类添加类别时，运行时系统会在加载类的时候，将类别中的方法合并到类的方法列表中。对于元类（meta - class）而言，类别中的类方法也会被添加到元类的方法列表中。
  - 例如，如果有一个Person类，通过类别Person+Extra添加了一个类方法+ (void)printClassName;，在运行时，这个类方法会被添加到Person类对应的元类的方法列表中。
- 对元类的影响：类别允许在运行时动态地为类（包括通过元类调用的类方法）添加新的行为，而不需要子类化。这使得代码更加灵活，能在不改变原有类定义的情况下，为类添加新功能。
扩展（Extension）
- 作用机制：
  - 扩展本质上是一个匿名类别，它在编译期就被添加到类中。扩展可以为类声明额外的实例变量、属性和方法。与类别不同，扩展中声明的方法必须在主类的实现文件中实现。
  - 对于元类，扩展声明的类方法同样会在编译期被添加到元类的方法列表中。例如，在Person类的扩展中声明一个类方法+ (void)privateClassMethod;，这个方法在编译期就被整合到元类的方法列表里，在运行时和普通类方法一样可调用。
- 对元类的影响：扩展为类和元类提供了一种隐藏实现细节的方式，同时确保类的完整性，因为扩展中的方法和属性是类定义的一部分，编译期就确定下来。

多线程环境下可能引发的问题

类别相关问题
- 方法覆盖冲突：在多线程环境下，如果多个线程同时加载不同的类别，并且这些类别中有同名的方法（无论是实例方法还是类方法，类方法对应元类），可能会导致方法覆盖的不确定性。例如，线程A加载了CategoryA，线程B加载了CategoryB，且两个类别都对同一个类添加了同名的类方法，由于加载顺序的不确定性，最终运行时类（元类）的方法列表中保留哪个方法是不确定的，这可能导致程序出现难以调试的错误。
- 数据竞争：如果类别中访问或修改了类的共享数据（例如类的静态变量，对应元类的共享数据），多线程同时访问和修改这些数据可能会引发数据竞争问题，导致数据不一致。
扩展相关问题
- 初始化竞争：由于扩展在编译期就添加到类中，如果扩展中涉及到类（包括元类相关的类方法执行的初始化操作）的初始化逻辑，多线程环境下可能会出现初始化竞争。例如，扩展中的类方法对一个静态资源进行初始化，多个线程同时调用这个类方法可能会导致资源被重复初始化或初始化不完整。

解决方案

类别问题的解决方案
- 命名规范：制定严格的类别命名规范，避免不同类别中出现同名方法。例如，可以在类别名中包含模块名或功能描述，如Person+Networking_fetchData，这样能减少方法命名冲突的可能性。
- 线程同步：对于类别中访问或修改共享数据的部分，使用线程同步机制，如互斥锁（@synchronized关键字、pthread_mutex等）。例如：

+ (void)sharedMethod {
    static dispatch_once_t onceToken;
    static id sharedData;
    dispatch_once(&onceToken, ^{
        sharedData = [[NSObject alloc] init];
    });
    @synchronized(self) {
        // 对sharedData进行操作
    }
}

扩展问题的解决方案
- 使用dispatch_once：对于扩展中涉及的初始化逻辑，使用dispatch_once来确保初始化操作只执行一次。例如：

+ (void)initializeSharedResource {
    static dispatch_once_t onceToken;
    static id sharedResource;
    dispatch_once(&onceToken, ^{
        sharedResource = [[NSObject alloc] init];
    });
}

线程安全设计：在扩展的类方法实现中，遵循线程安全的设计原则，对可能被多线程同时访问的数据结构进行适当的同步处理，类似于类别中对共享数据的处理方式。

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面试题：Objective-C类别与扩展在运行时对元类（Meta Class）的影响

知识考点

面试题答案

Objective - C类别（Category）与扩展（Extension）对元类的作用机制

多线程环境下可能引发的问题

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