[iOS开发基础] 属性@property

作者: Elvis_xxx | 来源:发表于2017-09-10 11:49 被阅读81次

Objective-C的对象通常会把它需要的数据保存为各种实例变量，而访问这些实例变量一般会通过存取方法来访问，也就是getter和setter。如果每个实例变量都要去写对应的getter/setter，那么代码是相当冗长且不简洁的，在Objective- C 2.0中就引入了“属性”这一特性。

什么是属性？

简单来说属性 = 实例变量 + getter + setter(声明为readonly时，没有setter)。

在类的头文件中使用@property即声明了一个属性，那么编译器就会根据声明属性时使用的关键字生成属性所需的存取方法以及对应的实例变量。例如

声明一个属性为

@property NSString *name;

那么系统会自动的生成一个_name的实例变量以及对应的存取方法

{
    NSString *_name
}
- (void)setName:(NSString *)name
- (NSString *)name;

上述过程也被称之为自动合成。
如果不喜欢系统自动生成的实例变量名或者想要自己指定，也可在类的实现文件里通过@synthesize语法指定。

@synthesize name = myName;

但是并不推荐这种方法，就使用系统自动合成的实例变量就好，省时省力并且在别人拿到你代码的时候不至于看着麻烦，规范一点好。

@dynamic

如果不需要自动合成可以使用@dynamic关键字，它告诉编译器：不要自动创建实现属性所用的实例变量，也不要为其创建存取方法。

使用了该关键字之后，即使编译器发现没有定义存取方法，也不会报错，它相信这些方法在运行期能找到。所以如果你使用了@dynamic关键字，并且没有写上存取方法，那么编译的时候能成功，但是运行时会导致程序崩溃。

使用@dynamic最多的就是在CoreData。如果从CoreData框架中的NSManagedObject类里继承了一个子类，那么就需要在运行期动态创建存取方法。继承NSManagedObject时之所以这么做，是因为子类的属性不是实例变量，其数据来自后端的数据库中。例如:

@interface DynamicSample: NSManagedObject 

@property NSString *aStr

@end

----------
@implementation DynamicSample

@dynamic aStr;

@end

属性的关键字？

编译器会根据声明属性使用时使用的关键字不同而生成不同的存取方法，差异较大的就是nonatomic与atomic，strong与copy。如果我们选择了自己来实现存取方法，那么请注意遵守声明属性时的关键字的语义。

属性关键字主要分为四大类，分别为:

原子性
读写属性
内存管理语义
方法名
我们再接下来将依次讲解

原子性

atomic 原子性操作，会对操作加锁，保证操作的完整性
nonatomic 非原子性操作，速度快，常用
对于初学者来说，比较难掌握的概念就是什么是原子性操作。
所谓的原子性操作就是指操作执行过程中，保证不会被打断，能够被完整的执行。外部无法观察到中间状态，它对数据的更改要么完全执行，要么完全不执行。

举个栗子

在声明属性为原子性操作的情况下，线程A先执行属性的setter方法，紧接着线程B也开始执行setter方法，那么线程B的setter方法会等到线程A的setter方法执行完成后再执行。

乍看之下，atomic是线程安全的。但这是一个非常错误的观念，我们在举个栗子来看看相信你就能明白。

同样，在属性声明为原子性操作的情况下，线程A需要连续执行100次setter方法，线程B在线程A开始执行setter方法后，也开始执行setter方法，那么这种情况下，线程B的setter方法就会插入到线程A的100次setter方法之间，这样线程B就可能改变线程A的状态，所以我们说原子性操作并不是线程安全的！

那么解决方案呢？同原子性操作加同步锁一样，我们只需要加上线程锁就可以保证线程安全了。例如使用NSLock对线程加锁

读写属性

readwrite 表示该属性可以读取、设置，会自动合成setter/getter
readonly 表示该属性只可读取，不可设置，只会合成getter

我们在设计API的时候，可以在头文件里把属性设置为readonly，然后在实现文件的class-continuation category中将属性重新扩展为readwrite。这样就可以告知外部对象，该属性只可读取，但同时我们内部也可以设置值，如果不这样做，那么我们只能通过赋值给实例变量的方式来设置新值，这种做法有个缺陷就是不能触发键值观测，如果有对象正在监测这个属性值，那么通过这种方式是不会通知到它的。

赋值与调用setter的代码

_name = "Elvis" //该操作是赋值操作，不会触发键值观测
self.name = "Elvis" //该操作调用的是setter方法，会触发键值观测

画外音，关于KVO的实现原理挺有意思的，看官可以自己去了解一下，本编就不再赘述。

内存管理语义

assign 用于标量类型或者叫纯量类型(scalar type)，如NSInteger, CGFloat等，是一种简单的赋值操作。就如它的字面意义一样，分配(assign)一块内存并赋值。如果修饰了对象，很大概率会出现野指针的情况，因为assign在对象销毁时，不会将指针清空，程序是否崩溃取决与系统是否已把该内存块取作他用。
strong 此特质定义了一种拥有关系，用于修饰对象，当有至少一个强引用到对象时，对象就不会被释放
weak 此特质定义了一种非拥有关系，当对象被销毁时，指针自动清空
unsafe_unretained 同weak，不过属性值销毁时指针不会自动清空。也就是还可能出现野指针的情况，所以是unsafe

比较一下三者的区别
@property Person *myGirlfriend; //相当于你牵着你女朋友，她不会跑掉
@property (weak) Person *myGirlfriend; //相当于你看着你女朋友，她要跑掉你也没有办法留住她；她跑掉后，你放空自己，重新整顿，精神正常
@property (unsafe_unretained) Person *myGirlfriend; //相当于你看着你女朋友，她要跑掉你也没有办法留住她；她跑掉后，你不放过自己，精神崩溃

copy
表达的所属关系与strong类似，声明此特质，会在设置方法里对传入的参数进行拷贝（strong是保留新值）。一般用于NSString, NSArray, NSDictionary，原因是它们都有对应的可变的子类，NSMutableString,NSMutableArray,NSMutableDictionary。设置方法的参数可能传入的是它们可变的子类，如果不设置为copy属性，那么在设置方法设置完属性后，值也可能会在对象不知情的情况下被修改，所以凡是有可变子类的对象，就应该使用copy属性

方法名

getter 指定读取方法的名字

@property (getter=isOn) BOOL on;

setter 不常用，用于指定设置方法的名字

默认关键字有哪些?

原子性默认为 atomic
内存管理语义对象默认为 strong, 纯量类型默认为 assign
读写属性默认为 readwrite

Category中声明属性

除了"class-continuation category"，任何Category都不能往类中添加实例变量。
1.在Category中声明的属性会自动生成存取方法不能生成实例变量
2.不能使用@synthesize关键字自动合成变量
3.编译会报警告提示使用@dynamic关键字
4.直接使用存取方法会导致程序崩溃(unrecognized selector sent to instance xxxx)

综上,如果须要在Category中给原有类添加"实例变量"，可以使用runtime的关联对象来弄。

看完上面这段话，你一定有以下两个疑问:

为什么在分类中不能添加实例变量，而可以添加方法？
为什么可以使用关联对象添加"实例变量"？

上面两个问题，可在文末的答疑里面查看

例子:

Category头文件

@interface NSObject (CategoryProperty)

@property (nonatomic, copy) NSString *aStrPro;

@end
------------------
1. 新增了一个NSObject 的 Category:  NSObject+CategoryProperty
2. 在Category中定义了一个属性aStrPro;

Category实现文件

@implementation NSObject (CategoryProperty)

@end

-------------------
编译器报warning:
Property 'aStrPro' requires method 'aStrPro' to be defined - use @dynamic or provide a method implementation in this category

试试看能不能自动合成:

@implementation NSObject (CategoryProperty)

@synthesize aStrPro;//加上了@synthesize关键字

@end
---------------------
编译器报error:
@synthesize not allowed in a category's implementation

看来只能按照编译器提示的内容，使用@dynamic关键字来告诉编译器不要自动合成存取方法

@implementation NSObject (CategoryProperty)

@dynamic aStrPro;

@end

--------------------
OK! 编译没有任何问题

但是我们还需要在实现文件中手动添加上属性的存取方法

#import <objc/runtime.h>


#define EVS_NSObjectC_aStrPro @"aStrPro"

@implementation NSObject (CategoryProperty)

@dynamic aStrPro;

-(void)setAStrPro:(NSString *)aStrPro {
    
    objc_setAssociatedObject(self, EVS_NSObjectC_aStrPro, aStrPro, OBJC_ASSOCIATION_COPY);
}

-(NSString *)aStrPro {
    
    return (NSString *)objc_getAssociatedObject(self, EVS_NSObjectC_aStrPro);
}

@end
--------------------

因为无法添加实例变量_aStrPro, 所以要保存在关联对象中。
那么关联对象何时释放呢？是不是和该对象其他的实例变量一样的生命周期？请看文末的答疑

Protocol中声明属性

了解过Category中的属性再来看Protocol的属性就简单了。简单说一下
1.Protocol中的属性同样能自动生成存取方法不能生成实例变量
2.可以使用@synthesize手动合成实例变量( @synthesize xxx = _xxx)
3.编译会报警告提示使用@synthesize关键字
4.直接使用存取方法不会导致程序崩溃

Runtime与属性

答疑

1.weak属性如何自动清空?

runtime内部维护了一个weak的hash表，表中以使用weak的对象的内存地址作为键，weak指针的地址作为值。当对象被回收时，会从这个hash表中遍历该对象的内存地址，并将这些指针清空

2.为什么Block对象要用copy属性?

以前MRC时候的遗传，Block有三种类型: _NSConcreteGlobalBlock, _NSConcreteStackBlock,_NSConcreteMallocBlock。
我们在程序中只能创建前2种block, 其中_NSConcreteStackBlock在离开函数作用域时会被销毁，所以需要把这个Block复制到堆区以备后用，即_NSConcreteMallocBlock。
在ARC环境下会自动copy。

3.为什么在分类中不能添加实例变量，而可以添加方法？

struct objc_class {
    Class isa  OBJC_ISA_AVAILABILITY;
#if !__OBJC2__
    Class super_class                                        OBJC2_UNAVAILABLE;
    const char *name                                         OBJC2_UNAVAILABLE;
    long version                                             OBJC2_UNAVAILABLE;
    long info                                                OBJC2_UNAVAILABLE;
    long instance_size                                       OBJC2_UNAVAILABLE;
    struct objc_ivar_list *ivars                             OBJC2_UNAVAILABLE;
    struct objc_method_list **methodLists                    OBJC2_UNAVAILABLE;
    struct objc_cache *cache                                 OBJC2_UNAVAILABLE;
    struct objc_protocol_list *protocols                     OBJC2_UNAVAILABLE;
#endif

} OBJC2_UNAVAILABLE;

其实上面的代码已经很明显，objc_ivar_list代表实例变量表，objc_method_list代表方法表。仔细看看他们后面的(*), ivars是指向objc_ivar_list结构体的指针， methodLists是指向objc_method_list结构体的指针的指针。我们在分类中添加方法，只需要更改指针就行了。

注意: 分类添加的方法会覆盖原来同名的方法。因为分类添加的方法在methodLists的位置比原来同名的方法的位置靠前。在查找方法的时候，在methodLists查找到方法就不回继续查找了，所以看起来是被覆盖了。

4.为什么可以使用关联对象添加"实例变量"？

其实在系统里有个AssociationsManager 类，所有的关联对象都有这个类处理。类里面由一个静态AssociationsHashMap来存储所有的关联对象的。这相当于把所有对象的关联对象都存在一个全局map里面。而map的的key是这个对象的指针地址（任意两个不同对象的指针地址一定是不同的），而这个map的value又是另外一个AssociationsHashMap，里面保存了关联对象的kv对。

5.关联对象的释放时机

在对象调用dealloc方法时，该对象的关联对象并不会得到释放，而是在系统调用object_dispose后才会得到释放。

对象的内存销毁分为4个步骤:

调用-release: 引用计数变为零

对象正在被销毁，生命周期即将结束
不能再有新的__weak弱引用，否则将指向Nil
调用[self dealloc]

父类调用-dealloc

继承关系中最直接继承的父类再调用-dealloc
如果是MRC代码则会手动释放实例变量们
继承关系中每一层的父类都再调用-dealloc

NSObject掉-dealloc

只做一件事: 调用Objective-C runtime中的object_dipose()方法

调用 object_dispose()

为C++的实例变量们(iVars)调用destructors
为ARC状态下的实例变量们调用-release
解除所有使用runtime associate方法关联的对象
解除所有__weak引用
调用free()

参考资料

《Effective Objective-C 编写高质量iOS与OS X代码的52个有效方法》
Objective-C的Category与关联对象实现原理