ObjC 基础-属性关键字(atomic、nonatomic、retain、strong、copy、assign、unsafe_unretained、weak)的区别与用法

ObjC 基础 关键字-属性关键字

属性的功能：

• 编译器会自动生成setter和getter方法的声明与实现。
• 如果没有声明成员变量，自动声明一个_属性名的私有变量（默认的成员变量是受保护的）。

属性关键字大体分为几大类：

• 原子操作类：atomic、nonatomic。默认是atomic，保证线程安全。
• 内存管理类：retain、strong、copy、assign、unsafe_unretained、weak。默认是assign。
• 读写权限类：readwrite、readonly。默认是readwrite，可读可写。
• iOS9新增关键字：nonnull、nullable、null_resettable、null_unspecified

原子操作类

atomic

表示原子性（默认属性），用于保证属性的setter和getter方法内部都是原子性操作，相当于在setter和getter方法内部加了线程同步的锁。

• atomic并不能保证使用属性的过程是线程安全的；
• 属性的调用频率非常高，如果使用atomic，那太耗性能，而iOS设备的内存本来就小，在iOS开发中几乎不会使用，在mac开发中才可能会使用。
• atom：原子，代表不可再分割的单位；
• 底层源码实现 （objc-accessors.mm）

// setter
static inline void reallySetProperty(id self, SEL _cmd, id newValue, ptrdiff_t offset, bool atomic, bool copy, bool mutableCopy)
{
    if (!atomic) {
        oldValue = *slot;
        *slot = newValue;
    } else {
        spinlock_t& slotlock = PropertyLocks[slot];
        slotlock.lock();
        oldValue = *slot;
        *slot = newValue;        
        slotlock.unlock();
    }
    objc_release(oldValue);
}

// getter
id objc_getProperty_non_gc(id self, SEL _cmd, ptrdiff_t offset, BOOL atomic) {

    // Retain release world
    id *slot = (id*) ((char*)self + offset);
    if (!atomic) return *slot;
        
    // Atomic retain release world
    spinlock_t& slotlock = PropertyLocks[slot];
    slotlock.lock();
    id value = objc_retain(*slot);
    slotlock.unlock();
    
    return objc_autoreleaseReturnValue(value);
}

nonatomic

表示非原子性，属性的setter和getter方法是非线程安全的，开发中经常使用。

内存管理类

想要持有某个对象，就让它的引用计数+1，进行retain操作，不想再持有某个对象，就让它的引用计数-1，进行release操作。

retain

诞生于MRC，表示持有该对象，会进行retain操作，会对该对象的引用计数加1。

• 只适用于指针类型，一般用于修饰对象类型（继承自NSObject的类）或id类型。
• ARC环境下 ，strong取代了retain。
• 底层实现伪代码：

- (void)setCar:(FSLCar *)car
{
    if (_car != car) {
        // 原先的car会先释放
        [_car release];// 引用计数 -1
        // 新的car会后持有
        _car = [car retain];//引用计数 +1
    }
}
- (FSLCar *)car
{
    return _car;
}

strong

诞生于ARC,是强引用（强指针），表示持有该对象，会进行retain操作，会对该对象的引用计数加1。

• 只适用于指针类型，经常用于修饰对象类型（继承自NSObject的类）或id类型。
• strong类似于MRC环境下的retain。

copy

诞生于MRC，是不可变拷贝，表示产生一个引用计数为1的不可变副本对象。

• 只适用于指针类型，适用于那些遵循NSCopying协议的对象类型（继承自NSObject的子类）或id类型，经常用于修饰字符串类型或Block。
• Foundation框架下具备区分可变/不可变的能力的对象且该对象是可变类型，不要用copy修饰，如：可变字符串、可变数组、可变字典等，不要用copy修饰。
• 底层实现伪代码：

- (void)setName:(NSString *)name
{
    if (_name != name) {
        // 原先的_name会先释放
        [_name release];// 引用计数 -1
        /*
         新的name会后持有
         注意：
         浅拷贝时，不会产生副本对象，只是指针拷贝，[name copy]相当于[name retain]引用计数+1
         深拷贝时，会产生引用计数为1的副本对象，存在另一块内存中，[name copy]相当于alloc，
         *
         /
        _name = [name copy];
    }
}
- (NSString *)name
{
    return _name;
}

什么是浅拷贝、深拷贝

为什么经常用copy来修饰Block属性，而不用strong？

Block是对象，也有isa指针的，有三种类型：__NSGlobalBlock __、__NSStackBlock __、__NSMallocBlock __ 。

不同类型Block调用copy方法，也就是 [xxBlcok copy] 后的结果如下图：

　　

block	环境	原先内存区域	调用copy后的内存区域
_NSGlobalBlock_	没有访问外部auto变量	在数据区	什么也不做，还在数据区
_NSStackBlock_	访问外部auto变量	在栈区	从栈拷贝到堆区
_NSMallocBlock_	通过copy修饰或调用copy方法	在堆区	还在堆区，引用计数增加

对上图进行解释：

Block块内没有访问外部局部变量时存放在全局区(ARC和MRC下均是)，不常用。
Block块内访问外部局部变量，也是开发者常用的方式：

MRC环境下：Block的内存地址显示在栈区,栈区的特点就是创建的对象随时可能被销毁,一旦被销毁后续再次调用空对象就可能会造成程序崩溃,在对Block进行copy后,Block存放在堆区，所以在使用Block属性时使用copy修饰。
ARC环境下：Block只要被赋值给强指针，编译器会自动将栈区Block拷贝到堆区的，不用开发者进行copy操作。实际开发中，用copy或strong修饰Block都是可以的，只是习惯了用copy。

为什么经常用copy来修饰NSString属性，而不用strong？

能保证NSString字符串属性肯定是不可变的。iOS开发时对UIKit的使用是很频繁的，将后台数据显示到UI的那一刻，从安全性与维护性考虑，保证数据内容与UI显示的内容是不影响的，数据显示完的那一刻开始，数据内容发生什么改变都不可以影响到已经UI显示的内容，要改可以再重新赋值，再刷新UI。

举个UILabel例子:

// UIKit-UILbel 的属性
@property(nullable, nonatomic,copy)   NSString               *text; 
    
// 假设这是其中的一条后台可变数据      
NSMutableString *dataText = [[NSMutableString alloc] initWithFormat: @"我的内容是可以变化的哦"];

UILabel *lab = [[UILabel alloc] init];
// UILabel的属性text是copy修饰的，代表内容是不可修改的属性
lab.text = dataText;

/*
 dataText是可变的，如果lab.text不用copy而用strong修饰，那就只是指针赋值而已，意味着lab.text 与 dataText 指向的是同一块内存，那dataText指向的内容改变了，lab.text的内容也会跟着改变。
 
 上述情况，在开发中是不是不好维护？
 当然不好维护啦，谁知道除了lab，如果其他的控件是否有用到了这个dataText，并且做了修改，那lab不就吃屁了，多不安全。
 
 综上所述：直接用copy修饰，简单又安全还易于维护，不用操心外部数据怎么改变，数据拿到手，你就赶快走。 
*/
[dataText appendFormat:@"我要修改内容啦"];

为什么修饰属性没有mutableCopy关键字？

首先，关于属性的拷贝关键字只存在cooy，不存在mutableCopy。
其次，严格来讲mutableCopy操作是只给Foundation框架自带的一些类去做事情的，只有他们才有资格产生可变或不可变的权利，具备区分可变或不可变的能力，如：NSString、NSArray、NSDictionary等；其他类是没有的，不具备区分可变或不可变的能力，如：自定义类、UIKit相关类等
最后，属性必须保证是通用的，属性可以定义任意类型的对象或变量，什么东西都有可能，如：可以是自定义的Person或Car对象，可以是某些字符串、某些数值变量等等，所以为了保证通用性，属性不能用mutableCopy修饰。

全面了解：copy与mutableCopy的区别与用法

assign

诞生于MRC，表示单纯地赋值（默认属性），没有引用计数的操作。

• 适用于修饰非指针类型，一般是用于修饰基础类型（如：OC基础类型NSInterger、BOOL等；C数据类型int、float、double、char等）。
• 不能修饰对象，如果用于修饰对象，是非强指针，是不安全的，因不会改变此对象的引用计数，就不会持有该对象，而且当该对象销毁时也不会自动将此属性值（指针）置为nil，会形成野指针，因坏内存访问会导致崩溃。

什么是野指针？

野指针：不是NULL指针，是指向"垃圾"内存(不可用内存)的指针，指向的地址是我们不可知的，是随机的，非常危险的玩意。

使用野指针可能会产生的三种后果：

• 指向不可访问的地址；
  • 危害：触发段错误。
• 指向一个可用的，但是没有明确意义的空间；
  • 危害：程序可以正确运行，但通常这种情况下，我们就会认为我们的程序是正确的没有问题的，然而事实上就是有问题存在，说不定什么时候这块空间就被使用。
• 指向一个可用的，而且正在被使用的空间；
  • 危害：如果我们对这样一个指针进行引用，对其所指向的空间内容进行了修改，但是实际上这块空间正在被使用，那么这个时候该指针指向的内容突然被改变，当然就会对程序的运行产生影响，因为正在被使用的空间内容已经被野指针修改掉。已经不是我们所想要内容了。通常这样的程序都会崩溃，或者数据被损坏。

unsafe_unretained

诞生于MRC，表示不安全的，没有引用计数的操作。

• 适用于修饰非指针类型，一般是用于修饰基础类型。
• 不能修饰对象，如果用于修饰对象，是非强指针，是不安全的，因不会改变此对象的引用计数，就不会持有该对象，而且当该对象销毁时也不会自动将此属性值（指针）置为nil，会形成野指针，因坏内存访问会导致崩溃。
• 和assign类似，都可以修饰基础类型，而修饰对象时又都是不安全的。
• MRC环境下，用来解决循环引用问题。
• ARC环境下，解决循环引用使用weak取代。

weak

诞生于ARC，是弱引用（弱指针），没有引用计数的操作。

• 只适用于指针类型，修饰对象时，是弱引用（弱指针），表示不持有该对象，不会进行retain操作，也就不会增加该对象的引用计数，而且当该对象销毁时会自动将此属性值（指针）置为nil，因会将当前指向该对象的指针指向nil，故不会形成野指针，不会导致崩溃。
• 多用于代理委托(delegate)。
• 一般只称weak为弱引用(弱指针)。

weak 弱指针是存放在什么位置？

弱指针是存放在对象的SideTable 的 weak_table_t weak_table散列表中。
引用计数可以直接存储在isa的指针中，当isa不够存储时，会存储在SideTable的RefcountMap refcnts散列表中。

weak 弱指针的底层实现原理是什么？怎么办到一旦指向的对象被销毁，弱引用（指针）会被置为nil？

对象销毁，底层dealloc究竟做了什么？

当对象销毁时，也就是调用dealloc时，首先，会从SideTable取出对象中的弱引用表（weak_table），把弱引用表中存储的弱引用（弱指针）清空掉，也就是将表中弱指针的都置为nil；其次，如果SideTable中引用计数表（refcnts）还有引用计数存在，也会将引用计数表（refcnts）的数据都擦除掉，也就是引用计数清零。

ARC都帮我们做了什么？

LLVM（编译器） + Runtime，ARC环境是LLVM（编译器）与Runtime运行时系统相互协作的一个环境。
LLVM（编译器）会自动生成release和retain，自动进行内存管理。
而像弱引用这样的存在，是需要Runtime来支持的，在运行时的过程中，当对象销毁时，会动态的对该对象的弱引用进行清空操作。

strong & weak & unsafe_unretained 之间的区别？

strong修饰结果图：

weak修饰结果图：

unsafe_unretained修饰结果图：

虽然上面展示的是 __strong、__weak、__unsafe_unretained修饰局部变量的结果，但是换成strong、weak、unsafe_unretained修饰属性也是一样的特点，主要是关注关键字本身的特点是什么。

读写权限类

readOnly

表示只读，编译器只会自动生成getter方法，不会自动生成setter方法，即只能访问，不能赋值，
（但外部还是可以用KVC去赋值）。

readWrite

表示可读可写（默认属性），编译器会自动生成setter和getter方法。