属性修饰词weak,strong,copy,assign及atomic 和nonatomic

在iOS开发中定义@property属性时,经常用到assign、weak、strong、copy等关键字。我们经常会考虑在何时应该使用哪个关键字,尤其是在面试的时候,经常会被问到这些关键字之间的区别。

1.首先我们需要明确,对象的内存一般被分配到堆上,基本数据类型和OC数据类型一般被分配在栈上。
2.栈上内存由系统分配和释放,堆上内存由程序员手动释放

weak

weak:修饰Object类型,修饰的对象在释放后,指针地址会被置为nil,是一种弱引用。
在ARC环境下,为避免循环引用,往往会把delegate属性用weak修饰;在MRC下使用assign修饰。
weak和strong不同的是:当一个对象不再有strong类型的指针指向它的时候,它就会被释放,即使还有weak型指针指向它,那么这些weak型指针也将被清除。

weak释放为nil过程

weak被释放为nil,需要对对象整个释放过程了解,如下是对象释放的整体流程:
1、调用objc_release
2、因为对象的引用计数为0,所以执行dealloc
3、在dealloc中,调用了_objc_rootDealloc函数
4、在_objc_rootDealloc中,调用了object_dispose函数
5、调用objc_destructInstance
6、最后调用objc_clear_deallocating。

对象准备释放时,调用clearDeallocating函数。clearDeallocating函数首先根据对象地址获取所有weak指针地址的数组,然后遍历这个数组把其中的数据设为nil,最后把这个entry从weak表中删除,最后清理对象的记录。

objc_clear_deallocating该函数的动作如下:

1、从weak表中获取废弃对象的地址为键值的记录
2、将包含在记录中的所有附有 weak修饰符变量的地址,赋值为nil
3、将weak表中该记录删除
4、从引用计数表中删除废弃对象的地址为键值的记录

rntime维护了一个hash(哈希)表,用于存储指向某个对象的所有weak指针。weak表其实是一个hash(哈希)表,Key是所指对象的地址,Value是weak指针的地址(这个地址的值是所指对象指针的地址)数组。

assign

assign:用于对基本数据类型进行赋值操作,不更改引用计数。
也可以用来修饰对象,但是,被assign修饰的对象在释放后,指针的地址还是存在的,也就是说指针并没有被置为nil,成为野指针。如果后续在分配对象到堆上的某块内存时,正好分到这块地址,程序就会crash。之所以可以修饰基本数据类型,因为基本数据类型一般分配在栈上,栈的内存会由系统自动处理,不会造成野指针。

1.1 使用assign修饰基本数据类型

assign修饰基本数据类型或OC数据类型,因为基本数据类型是分配在栈上的,由系统分配和释放,所以不会造成野指针。

1.2 使用assign修饰对象

如果用assign修饰对象,当对象释放后(因为不存在强引用,离开作用域对象内存可能被回收),指针的地址还是存在的,也就是说指针并没有被置为nil,下次再访问该对象就会造成野指针异常。 【对象是分配在堆上的,堆上的内存由程序员手动释放。】

strong

strong:强引用,我们在用strong 修饰属性的时候,我们可以理解为 是对对象的 直接引用。
类似于,我有一个苹果,你想用我的苹果,我把我的苹果交到你的手里,然后你把苹果咬了一口,其实那是我的苹果被咬了一口,你还我的时候,我的苹果已经不完整了。
也就是说我们用 strong 修饰的属性,无论我们在哪里改动他了,改变的都是最初的他。(利用这个特性我们可以做很多事,尤其是跨多个页面刷新本地缓存的功能)
strong声明后的对象会更改引用计数,那么每次被引用,引用计数都会+1,释放后就会-1,即使这个对象本身释放了,只要还有对象在引用它,就会持有,不会造成什么问题,只有当引用计数为0时,就被dealloc析构函数回收内存了。

  • 如果不是通过属性来初始化一个对象的话,系统默认帮我们加了_strong修饰来进行内存管理,就是这种情况
 NSMutableArray *firstArray = [NSMutableArray array];

那么strong修饰的对象什么时候会被释放呢?

  • 当对象的引用计数为0的时候,该strong对象会被释放
  • 当strong修饰的属性对象,持有该属性对象的对象被释放的时候,通过dealloc方法,会释放掉所有强引用的对象(也就是说被持有的对象)

那么strong修饰的对象是怎么保存新值,释放旧值的?

- (void)setName:(NSString *)name
{
    [name retain];
    [_name release];
    _name = name;
}

copy

copy:会在内存里拷贝一份对象,两个指针指向不同的内存地址。一般用来修饰NSString等有对应可变类型的对象,因为他们有可能和对应的可变类型(NSMutableString)之间进行赋值操作,为确保可变对象变化时,对象中的字符串不被修改 ,应该在设置属性时拷贝一份。而若用strong修饰,如果可变对象变化,对象中的字符串属性也会跟着变化。

扩展

1.深拷贝,浅拷贝
  • [NSArray copy] 浅拷贝
    内存地址不变 还是那个对象 不可变类型 NSArray

  • [NSArray mutableCopy] 深拷贝
    内存地址改变 得到新的对象 可变类型 NSMutableArray

  • [NSMutableArray copy] 深拷贝
    内存地址改变 得到新的对象 不可变类型 NSArray

  • [NSMutableArray mutableCopy] 深拷贝
    内存地址改变 得到新的对象 可变类型 NSMutableArray

拷贝的目的:产生一个新的副本对象,跟原对象互不影响;

2. 修饰可变对象与不可变对象用strong,还是copy?使用copy修饰NSMutableArray会怎样?使用strong修饰NSArray会怎样?
  • 当修饰可变类型的属性时,如NSMutableArray、NSMutableDictionary、NSMutableString,用strong。

  • 当修饰不可变类型的属性时,如NSArray、NSDictionary、NSString,用copy。

  • NSMutableArray用copy修饰有时就会crash,因为对这个数组进行了增删改操作,而copy后的数组变成了不可变数组NSArray,没有响应的增删改方法,所以对其进行增删改操作就会报错。

http://blog.csdn.net/winzlee/article/details/51752354

  • NSArray用strong修饰,数组的内容会发生改变,这可能会意外导致bug的产生。
@property(strong,nonatomic)NSArray * arry1;
@property(copy,nonatomic)NSArray * arry2;

    NSMutableArray * muArry = [NSMutableArray arrayWithArray:@[@1]];
    self.arry1 = muArry;
    self.arry2 = muArry;

    NSLog(@"muArry 地址: %p  ---  %@", muArry,[muArry class]);
    NSLog(@"arry1 地址: %p  ---  %@", self.arry1 ,[self.arry1  class]);
    NSLog(@"arry2 地址: %p  ---  %@", self.arry2 ,[self.arry2  class]);

    NSLog(@"strong修饰NSArray --- %@ --- copy修饰NSArray --- %@",self.arry1,self.arry2);
    [muArry addObject:@2];
    NSLog(@"strong修饰NSArray --- %@ --- copy修饰NSArray --- %@",self.arry1,self.arry2);

打印:
muArry 地址: 0x6000031e62b0  ---  __NSArrayM
arry1 地址: 0x6000031e62b0  ---  __NSArrayM
arry2 地址: 0x600003d8cf60  ---  __NSSingleObjectArrayI

strong修饰NSArray --- (
    1
) --- copy修饰NSArray --- (
    1
)
strong修饰NSArray --- (
    1,
    2
) --- copy修饰NSArray --- (
    1
)

被strong修饰之后,由于只是强引用,所以副本对象数组和源对象数组只是指向同一个内存区域,这样就会造成副本对象数组会随着源对象数组的改变而改变
被copy修饰之后,源对象数组被copy了一份,源对象数组和副本对象数组是不同的,所以副本对象数组并不会随着源对象数组改变。

3.block属性为什么需要用copy来修饰?

因为在MRC下,block在创建的时候,它的内存是分配在栈(stack)上的,而不是在堆(heap)上,可能被随时回收。他本身的作于域是属于创建时候的作用域,一旦在创建时候的作用域外面调用block将导致程序崩溃。通过copy可以把block拷贝(copy)到堆,保证block的声明域外使用。在ARC下写不写都行,编译器会自动对block进行copy操作。

__block与__weak的区别

__block:在ARC和MRC下都可用,可修饰对象,也可以修饰基本数据类型。

__block对象可以在block被重新赋值,__weak不可以。

__weak:只在ARC中使用,只能修饰对象,不能修饰基本数据类型(int、bool)。
同时,在ARC下,要避免block出现循环引用,经常会:__weak typedof(self) weakSelf = self;

atomic

  • 是默认的
  • 对同一对象的set和get的操作是顺序执行的
  • 速度不快,因为要保证操作整体完成
  • 线程安全,需要消耗大量系统资源来为属性加锁
    使用atomic并不能保证绝对的线程安全,对于要绝对保证线程安全的操作,还需要使用更高级的方式来处理,比如NSSpinLock、@syncronized等

nonatomic

  • 不是默认的
  • 更快
  • 如有两个线程访问同一个属性,会出现无法预料的结果
  • 非线程安全,适合内存较小的移动设备
在不添加atomic或nonatomic的情况下,默认的是atomic
解释

atomic修饰的属性,系统生成的 getter/setter 会保证 get、set 操作的完整性,不受其他线程影响。比如,线程 A 的 getter 方法运行到一半,线程 B 调用了 setter:那么线程 A 的 getter 还是能得到一个完好无损的对象。

nonatomic修饰的属性,不做保持getter完整性保证,但在运行速度上要比atomic快

快速理解

假设有一个 atomic 的属性 "name",如果线程 A 调[self setName:@"A"],线程 B 调[self setName:@"B"],线程 C 调[self name],那么所有这些不同线程上的操作都将依次顺序执行——也就是说,如果一个线程正在执行 getter/setter,其他线程就得等待。因此,属性 name 是读/写安全的。

但是,如果有另一个线程 D 同时在调[name release],那可能就会crash,因为 release 不受 getter/setter 操作的限制。也就是说,这个属性只能说是读/写安全的,但并不是线程安全的,因为别的线程还能进行读写之外的其他操作。线程安全需要开发者自己来保证。

如果 name 属性是 nonatomic 的,那么上面例子里的所有线程 A、B、C、D 都可以同时执行,可能导致无法预料的结果。如果是 atomic 的,那么 A、B、C 会串行,而 D 还是并行的。

简单来说,就是 atomic 会加一个锁来基本保障线程安全(但不能保证线程安全),并且引用计数会 +1,来向调用者保证这个对象会一直存在。假如不这样做,如有另一个线程调 setter,可能会出现线程竞态,导致引用计数降到0,原来那个对象就释放掉了。

参考:
https://www.jianshu.com/p/f331bd5ce8f8
https://www.jianshu.com/p/8dd0705dc586?utm_source=desktop&utm_medium=timeline
https://www.jianshu.com/p/709d8638108e
https://www.jianshu.com/p/9cb898db8a63
https://www.jianshu.com/p/0c4b6d7e5fde
https://www.jianshu.com/p/bd4cc82e09c5
https://blog.csdn.net/qq_27909209/article/details/82689322

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