Objective-C属性(property)的特性(attribute)

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先以一图总结：

Atttributes

以下：「attribute(s)」，「特性」是指同一事物(都指@property后面括号内的单词)。

用Objective-C做过开发的朋友都知道，类里面的属性(可以近似地理解为类的变量)是用@property关键字定义的，然后@property后面的括号，会写上若干「特性(attribute)」，后面跟数据类型、属性名称。如：

@property (copy, nonatomic) NSString *name;

写OC良久，对括号内的这些attributes，还是一知半解、不知其然，亦不知其所以然。用的时候就照葫芦画瓢。

现在大伙儿慢慢转向苹果的新开发语言Swift，似乎亦不必花太多时间在Objective-C上。

不过那种一知半解，不明就里的感觉，有点如鲠在喉，不甚舒服，所以花了点时间，research了一番：

为什么要有@property？

要搞清楚「特性」，先搞清楚@property，为什么要有@property？

在2006年的WWDC大会上，苹果发布了Objective-C 2.0，其中就包括Properties这个新的语法，把原来的实例变量定义成Properties(属性)。这个变化，和以前相比，有什么变化呢？

###Objective-C2.0之前:

没有Properties之前，定义实例变量，是这样的：

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@interface Person : NSObject {
@public
    NSString *name;
@private
    int age;
}
@end

然后在.h文件，声明setter和getter方法(setter和getter统称「accessors/存取器/访问器」)，再在.m文件实现setter和getter，这样就可以封装起来，供其他类访问(取值、赋值)了。

然而，即使不使用setter和getter，其他类也可以通过->来直接访问，如：

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personA->name = @"123";
   
NSLog(@"personA->name:%@", personA->name);

为什么要getter和setter

那么，为什么还要如此麻烦地声明和实现setter和getter呢？主要基于三个原因(参考:Please explain Getter and Setters in Objective C)：

  • 可以在getter和setter中添加额外的代码，实现特定的目的。比如赋值前(set)需要实现一些特定的内部计算，或者更新状态，缓存数据等等。
  • KVC和KVO都是基于此实现的。
  • 在非ARC时代，可以在在getter和setter中进行内存管理。

因此，写getter和setter，可算是Objective-C中「约定俗成」的做法了。（Swift有类似的「Computed Properties/计算属性」）

所以，在没有Objective-C2.0的@property之前，我们几乎需要为所有的实例变量，手动写getter和setter——听听就觉得很可怕，对不对？

###Objective-C2.0之后:

庆幸的是，程序员都喜欢「偷懒」，所以就有了2006年Objective-C2.0中的新语法：Properties。

它帮我们自动生成getter和setter(声明方法，并实现方法。当然，这部分代码并不会出现在你的项目中，是隐藏起来的)。

不过，@property的写法，也经过数次变迁(新旧写法混在一起，就更让人困惑了)：

  • 最开始，需要作3件事情：
    • 在.h文件，我们用@property声明了属性——这只是帮我们在声明了getter和setter；
    • 还需要手动声明实例变量(和Objective-C2.0之前一样)
    • 然后在.m文件，还要用@synthesize自动合成getter和setter的实现。
  • 后来，不需要为属性声明实例变量了，@synthesize会默认自动生成一个「下划线+属性名」的实例变量。比如@property (copy, nonatomic) NSString *name;之后，就可以直接使用_name这个变量了。
  • 再后来(Xcode4.5开始)，@synthesize也不需要了。一个@property搞定。

所以，现在我们写@property声明属性，其实是做了三件事

  • .h: 声明了getter和setter方法；
  • .h: 声明了实例变量(默认:下划线+属性名)；
  • .m: 实现了getter和setter方法。

这就是@property为我们所做的事情。

知道它为我们做了什么，自然也就能回答：「为什么要有@property？」这个问题了。

@property后面的括号又是怎么回事？

@property (copy, nonatomic) NSString *name;

这种写法，大家肯定都写过，不过，后面跟着的这个括号又是什么玩意儿呢？

官方把括号里面的东西，叫做「attribute/特性」。

先试一下，把括号里的两个单词都删掉，你会发现，还能正常工作。而事实上，以下两种写法，是等价的：

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@property () NSString *name;// 或者@property NSString *name;
@property (atomic, strong, readwrite) NSString *name;

因为attribute主要有三种类型(实际上最多可以写6个特性，后面详述)，每种类型都有默认值。如果什么都不写，系统就会取用默认值（看看，苹果良苦用心，偷偷帮我们做了那么多事情）。

如上所述，attributes有三种类型：

1.Atomicity(原子性)

比较简单的一句话理解就是：是否给setter和getter加锁(是否保证setter或者getter的每次访问是完整性的)。

原子性，有atomic和nonatomic两个值可选。默认值是atomic(也就是不写的话，默认是atomic)。

  • atomic(默认值)

    使用atomic，在一定程度上可以保证线程安全，「atomic的作用只是给getter和setter加了个锁」。也就是说，有线程在访问setter，其他线程只能等待完成后才能访问。

    它能保证：即使多个线程「同时」访问这个变量，atomic会让你得到一个有意义的值(valid value)。但是不能保证你获得的是哪个值（有可能是被其他线程修改过的值，也有可能是没有修改过的值）。

  • nonatomic

    而用nonatomic，则不保证你获得的是有效值，如果像上面所述，读、写两个线程同时访问变量，有可能会给出一个无意义的垃圾值。

    这样对比，atomic就显得比较鸡肋了，因为它并不能完全保证程序层面的线程安全，又有额外的性能耗费(要对getter和setter进行加锁操作，我验证过，在某个小项目中将所有的nonatomic删除，内存占用平均升高1M左右)。

    所以，你会见到，几乎所有情况，我们都用nonatomic。

2.Access(存取特性)

存取特性有readwrite(默认值)和readonly。

这个从名字看就很容易理解，定义了这个属性是「只读」，还是「读写」皆可。

如果是readwrite，就是告诉编译器，同时生成getter和setter。如果是readonly，只生成getter。

3.Storage(内存管理特性)(管理对象的生命周期的)

最常用到strong、weak、assign、copy4个attributes。（还有一个retain，不怎么用了）

  • strong (默认值)

    ARC新增的特性。

    表明你需要引用(持有)这个对象(reference to the object)，负责保持这个对象的生命周期。

    注意，基本数据类型(非对象类型,如int, float, BOOL)，默认值并不是strong，strong只能用于对象类型。

  • weak

    ARC新增的特性。

    也会给你一个引用(reference/pointer)，指向对象。但是不会主张所有权(claim ownership)。也不会增加retain count。

    如果对象A被销毁，所有指向对象A的弱引用(weak reference)(用weak修饰的属性)，都会自动设置为nil。

    在delegate patterns中常用weak解决strong reference cycles(以前叫retain cycles)问题。

  • copy

    为了说明copy，我们先举个栗子：

    我在某个类(class1)中声明两个字符串属性，一个用copy，一个不用：

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    @property (copy, nonatomic) NSString *nameCopy;
    // 或者可以省略strong, 编译器默认取用strong
    @property (strong, nonatomic) NSString *nameNonCopy;

    在另一个类中，用一个NSMutableString对这两个属性赋值并打印，再修改这个NSMutableString，再打印，看看会发生什么：

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    Class1 *testClass1 = [[Class1 alloc] init];
    NSMutableString *nameString = [NSMutableString  stringWithFormat:@"Antony"];
    // 用赋值NSMutableString给NSString赋值
    testClass1.nameCopy = nameString;
    testClass1.nameNonCopy = nameString;
       
    NSLog(@"修改nameString前, nameCopy: %@; nameNonCopy: %@", testClass1.nameCopy, testClass1.nameNonCopy);
    [nameString appendString:@".Wong"];
       
    NSLog(@"修改nameString后, nameCopy: %@; nameNonCopy: %@", testClass1.nameCopy, testClass1.nameNonCopy);

    打印结果是：

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    修改nameString前, nameCopy: Antony; nameNonCopy: Antony
    修改nameString后, nameCopy: Antony; nameNonCopy: Antony.Wong

    我只是修改了nameString，为什么testClass1.nameNonCopy的值没改，它也跟着变了？

    因为strong特性，对对象进行引用计数加1，只是对指向对象的指针进行引用计数加1，这时候，nameString和testClass1.nameNonCopy指向的其实是同一个对象(同一块内存)，nameString修改了值，自然影响到testClass1.nameNonCopy。

    而copy这个特性，会在赋值前，复制一个对象，testClass1.nameCopy指向了一个新对象，这时候nameString怎么修改，也不关它啥事了。应用copy特性，系统应该是在setter中进行了如下操作：

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    - (void)setNameCopy:(NSString *)nameCopy {
        _nameCopy = [nameCopy copy];
    }

    大家了解copy的作用了吧，是为了防止属性被意外修改的。那什么时候要用到copy呢？

    所有有mutable(可变)版本的属性类型，如NSString, NSArray, NSDictionary等等——他们都有可变的版本类型:NSMutableString, NSMutableArray, NSMutableDictionary。这些类型在属性赋值时，右边的值有可能是它们的可变版本。这样就会出现属性值被意外改变的可能。所以它们都应该用copy。

    扩展

    如果不用copy，而是在赋值前，调用copy方法，可以达到同样的目的：

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    // 这时候也可以确保nameNonCopy不会被意外修改
    testClass1.nameNonCopy = [nameString copy];

    如果用copy修饰NSMutableString、NSMutableArray会发生什么?

    如果用copy修饰NSMutableString，在赋值的时候会报如下警告：

    Incompatible pointer types assigning to 'NSMutableString *' from 'NSString *'

    而如果用copy修饰NSMutableArray，则在调用addObject:时直接crash：

    reason: '-[__NSArray0 addObject:]: unrecognized selector sent to instance 0x1700045c0'

    如果理解了「copy特性，就是在setter中，进行了copy操作」，就很容易知道以上报错的原因：属性在赋值时，调用setter，已经将原本mutable的对象，copy成了immutable的对象(NSMutableString变成NSString，NSMutableArray变成NSArray)。

  • assign

    是非ARC时代的特性，

    它的作用和weak类似，唯一区别是：如果对象A被销毁，所有指向这个对象A的assign属性并不会自动设置为nil。这时候这些属性就变成野指针，再访问这些属性，程序就会crash。

    因此，在ARC下，assign就变成用于修饰基本数据类型(Primitive Type)，也就是非对象/非指针数据类型，如：int、BOOL、float等。

    注意，在非ARC时代，还没有strong的时候。assign是默认值。ARC下，默认值变成strong了。这个要注意一下，否则会引起困扰。

  • retain

    retain是以前非ARC时代的特性，在ARC下并不常用。

    它是strong的同义词，两者功能一致。不知道为什么还保留着，这对新手也会造成一定困扰。

所以，总结一下。

  • 几乎所有情况，都写上nonatomic；
  • 对外「只读」的，写上readonly
  • 一般的对象属性，写上strong（用retain也可以，比较少用）
  • 需要解决strong reference cycles问题的对象属性，strong改为weak
  • 有mutable(可变)版本的对象属性，strong改为copy
  • 基本数据类型(int, float, BOOL)(非对象属性)，用assign

4.扩展

其实，除了上面3种经常用到的特性类型，还有2种不太见到。

  • getter= 和 setter=

    按字面意思，很容易理解，就是重命名getter和setter方法。

    Transitioning to ARC Release Notes中写道：

    You cannot give an accessor a name that begins with new. This in turn means that you can’t, for example, declare a property whose name begins with new unless you specify a different getter

存取方法不能以new开头，如果你要以new开头命名一个属性：@property (copy, nonatomic) NSString *newName;于是会默认生成一个new开头的getter方法：

这时候就会报错：Property follows Cocoa naming convention for returning 'owned' objects。

解决办法，就是用getter=重命名getter方法：

@property (copy, nonatomic, getter=theNewName) NSString *newName;

  • Nullability

    • nullable：对象「可为空」
    • nonnull：对象「不可为空」
    • null_unspecified：「未指定」
    • null_resettable：稍有点难理解，就是调用setter去reset属性时，可以传入nil，但是getter返回值，不为空。UIView下面的tintColor，就是null_resettable。这样就保证，即使赋值为nil，也会返回一个非空的值。

    为了更好地和Swift混编(配合Swift的optional类型)，在Xcode 6.3，Objective-C新增了一个语言特性，nullability。具体就是以上4个新特性。

    如果设置为null_resettable，则要重写setter或getter其中之一，自己做判断，确保真正返回的值不是nil。否则报警告：Synthesized setter 'setName:' for null_resettable property 'name' does not handle nil

    Nullability的写法如下：

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    @property (copy, nullable) NSString *name;
    @property (copy, readonly, nonnull) NSArray *allItems;
     
    // 也可以将nullable, nonnull, null_unspecified, null_resettable三个修饰语前面加双下划线，用于修饰指针、参数、返回值等(null_resettable只能在属性括号中使用)
    @property (copy, readonly) NSArray * __nonnull allItems;

    Nullability的默认值：null_unspecified——未指定。如果某个属性填写了Nullability特性(比如写了nonnull)，没有填写Nullability的属性，会出现如下警告：

    Pointer is missing a nullability type specifier (_Nonnull, _Nullable, or _Null_unspecified)

    但是如果每个属性都一一写上，稍嫌麻烦。而因为大多数属性是nonnull的，所以苹果定义了两个宏，NS_ASSUME_NONNULL_BEGIN和NS_ASSUME_NONNULL_END(两个宏之间，叫做Audited Regions)。

    将所有属性包在这两个宏中，就无需写nonnull修饰语了，只需要在「可为空」的属性里，写上nullable即可：

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    NS_ASSUME_NONNULL_BEGIN
    @interface AAPLList : NSObject <NSCoding, NSCopying>
    // 只需要为「不可为空」的参数、属性、返回值加上修饰语nullable即可
    - (nullable AAPLListItem *)itemWithName:(NSString *)name;
    - (NSInteger)indexOfItem:(AAPLListItem *)item;
    @property (copy, nullable) NSString *name;
    @property (copy, readonly) NSArray *allItems;
    // ...
    @end
    NS_ASSUME_NONNULL_END

所以！综上所述，attribute最多可以写6个进去：1.原子性、2.存取特性、3.内存管理特性、4.重命名getter、5.重命名setter，6.nullability：

@property (nonatomic, readonly, copy, getter=theNewTitle, setter=setTheNewTitle:, nullable) NSString *newTitle;

不过，应该没有谁闲得蛋疼会这样写的。

最短的写法就是什么都不写，连括号都可以不要：

@property BOOL isOpen;

毕。