iOS 属性(property)大揭秘

  属性(property)用于封装对象中的数据,iOS开发中最常用最方便的变量声明方式,允许我们用点语法来访问对象的实例变量。本文主要对iOS的属性从实现原理到应用做一个详细的介绍。

1.属性实际是什么

属性 = 成员变量 + set方法 + get方法。

  当我们声明一个属性str的时候,在编译阶段,编译器会自动给对象添加一个实例变量_str和它的存取方法- (void)setStr:(NSString *)str- (NSString *)str。这个过程由于是在编译阶段自动合成的,所以我们在编辑阶段是看不到的。添加实例变量是有一个前提的,就是对象还没有同名的成员变量,就是如果已经有_str了,就不再添加了。
  我们可以用运行时验证一下。

#import "ViewController.h"

#include <objc/runtime.h>

@interface ViewController ()

@property (nonatomic, strong) NSString *str;

@end

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    
    unsigned int count = 0;
    Ivar *varList = class_copyIvarList([self class], &count);
    for (unsigned int i = 0; i < count; i++) {
        const char *varName = ivar_getName(varList[i]);
        printf("成员变量-------%s\n",varName);
    }
    
    Method *methodList = class_copyMethodList([self class], &count);
    for (unsigned int i = 0; i < count; i++) {
        SEL methodName = method_getName(methodList[i]);
NSLog(@"方法-------%@",NSStringFromSelector(methodName));
    }
}

@end

  打印的日志。

成员变量-------_str
2018-07-13 10:32:09.115049+0800 TestAppIOS[445:214283] 方法-------str
2018-07-13 10:32:09.115161+0800 TestAppIOS[445:214283] 方法-------setStr:
2018-07-13 10:32:09.115233+0800 TestAppIOS[445:214283] 方法-------.cxx_destruct
2018-07-13 10:32:09.115264+0800 TestAppIOS[445:214283] 方法-------viewDidLoad

  同时我们可以自定义属性的存取方法,如果我们定义了一个,编译器还是会为我们生成另一个。例如,我们自定义get方法, 编译器就会为我们生成set方法。如果我们同时自定义了属性的存取方法,编译器就不会为对象声明实例变量了。
  编译器之所以能自动合成属性的存取方法,是因为在正规的Objective-C编码风格中,存取方法都有严格的命名规范。

2.@synthesize

@property (strong,nonatomic, readwrite) NSString *str;
@synthesize str = mystr;
@dynamic str;

  @synthesize关键字主要有两个作用,在ARC下已经很少用了。
  1.在MRC下,@synthesize str这样,编译器才会自动合成str的存取方法。不过在ARC下就不必了,无论你是否@synthesize str,编译器都会自动合成str的存取方法。
  2.如果你声明的属性是str,系统自动给你添加的成员变量是_str,如果你对这个变量名字不满,可以这样@synthesize str = mystr;,自己给个名字。这样系统给添加的成员变量就是myStr,而不是_str,但是变量的存取方法没有变化。不过我建议最好不要这么办,因为都按照约定成俗的方式来命名变量,代码的可读性较高,大家都理解,所以我建议大家最好不要用这个关键字。

3.@dynamic

  @dynamic 关键字主要是告诉编译器不用为我们自动合成变量的存起方法, 我们会自己实现。即使我们没有实现,编译器也不会警告,因为它相信在运行阶段会实现。如果我们没有实现还调用了,就会报这个错误'-[ViewController setStr:]: unrecognized selector sent to instance 0x10040af10'
  @dynamic还有一个应用。
父类

#import <Foundation/Foundation.h>

@interface Father : NSObject

@property (nonatomic, strong) NSString *str;

@end

子类

#import "Father.h"

@interface Son : Father

@property (nonatomic, strong) NSString *str;

@end

  如果我们在子类中重写父类的属性,就会报下面的警告

Auto property synthesis will not synthesize property 'str'; it will be implemented by its superclass, use @dynamic to acknowledge intention

因为我们同时在父类和子类中同时声明了str的属性,系统就不知道该在哪里(父类Father还是子类Son?)自动合成str的存取方法,系统默认是在父类中声明,因为子类可以调用。不过,系统希望我们显式的声明这一点,这样有利于提高代码的可读性。

#import "Son.h"

@implementation Son

@dynamic str;

@end

  下面主要从应用到实现来介绍属性关键字。

4.读写权限:readonly,readwrite

   属性默认都是readwrite的,表示可读可写,set/get方法编译器都会自动合成。如果用readonly修成属性,表示该属性是只读的,编译器只会自动合成get方法, 不会合成set方法。另外,我们可以在.h文件中用readonly中修饰属性,在.m文件类扩展中用readwrite修饰同一个属性,这样来防止外界篡改该属性。

5.原子性:nonatomic,atomic

  在并发编程中,如果某操作是具有整体性的,也就是说,系统其它部分无法观察到其中间步骤生成的临时结果,而只能看到操作前与操作后的结果。那么该操作就是原子的,或者该操作具有原子性。在默认情况下,由编译器合成的set方法通过同步锁的机制保证其原子性(get方法没有加锁)。atomic修饰的属性的存取方法是线程安全的,nonatomic修饰的属性不具有原子性,不使用同步锁。自己定义属性的存取方法的时候,也应该遵守与属性特质相符的原子性。

// atomic原子性的实现
- (void)setStr:(NSString *)str{
     @synchronized(self) {
         _str = str;
     }
}

  由于atomic具有一定的性能开销,所以我们应该把所有的属性都用nonatomic修饰。而且原子性也不能保证线程安全,因为如果绕过set方法给属性赋值,就是线程不安全的了。属性没有atomic关键字,不过你用atomic修饰属性,编译器也不会报错。

6.内存管理语义:strong,weak,assign,copy,unsafe_unretained

  这些关键字仅会影响属性的set方法,编译器根据不同的关键字生成不同的代码。当我们自定义set方法的时候,也应该符合属性所具备的特质。除了assign可以用来修饰基本数据类型外,其他的关键字都只能用来修饰对象。
   strong表示一种“拥有关系”。为属性设置新值的时候,设置方法会先保留新值(新值的引用计数加一),并释放旧值(旧值的引用计数减一),然后将新值赋值上去。相当于MRC下的retain。
   weak表示一种“非拥有关系”。用weak修饰属性的时候,为属性设置新值的时候,设置方法既不会保留新值(新值的引用计数加一),也不会释放旧值(旧值的引用计数减一)。当属性所指的对象释放的时候,属性也会被置为nil。用于修饰UI控件,代理(delegate)。
   assign可以同时用来修饰基本数据(NSInteger,CGFloat等)类型和对象。当assign用来修饰对象的时候,和weak类似。唯一的区别就是当属性所指的对象释放的时候,属性不会被置为nil,这就会产生野指针。
   copy修饰的属性设置新值的时候,当新值是不可变的,和strong是一模一样的。当新值是可变的(开头是NSMutable),设置方法不会保留新值(新值的引用计数加一),而是对新值copy一份,不会影响新值的引用计数。copy常用来修饰NSString,因为当新值是可变的,防止属性在不知不觉中被修改。
  unsafe_unretained用来修饰属性的时候,和assing修饰对象的时候是一模一样的。为属性设置新值的时候,设置方法既不会保留新值(新值的引用计数加一),也不会释放旧值(旧值的引用计数减一)。唯一的区别就是当属性所指的对象释放的时候,属性不会被置为nil,这就会产生野指针,所以是不安全的。

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