swift底层探索 02 - 属性

在本文会使用swift底层探索 01 - Swift类初始化&类结构提到的sil的方式来进行探索

获取sil文件

• 从swift文件到可执行文件.o的整个编译过程。
• swift编译过程参考

在当前文件路径下使用该命令：

// 单纯转换sil
swiftc -emit-sil main.swift > ./main.sil
// 反解sil中混淆的字符串
xcrun swift-demangle s4main1tAA10TeachModelCvp
// 完整版
swiftc -emit-sil `文件名`.swift | xcrun swift-demangle > `文件名`.sil 

• sil文件相当于OC探索中的cpp文件，sil、cpp都是编译之后的产物
• sil语法官方文档，阅读sil可以更加深刻的理解swift的一些内部机制。对于学习swift很有帮助。

获取ast抽象语法树

swiftc  -dump-ast main.swift ast抽象语法树

• 这是在sil的上一步生成的文件，主要是做一些语法、词法的分析。

Swift的属性分为：

• 存储属性
• 计算属性
• 属性观察者（didSet、willSet）
• 延迟存储属性
• 类型属性

1. 存储属性：

可以保存各类信息的属性，需要占用内存空间。

• 根据对象内存分布可以证明

存储属性分为

• 常量存储属性，及let
• 变量存储属性，及var

class TeachModel{
    let age:Int = 18
    var name:String = "Henry"
}

sil文件，这部分需要对照观察

class TeachModel {
  @_hasStorage @_hasInitialValue final let age: Int { get }
  @_hasStorage @_hasInitialValue var name: String { get set }
  @objc deinit
  init()
}

• let修饰的变量在编译之后会增加一个final修饰符，表明常量存储属性是不可继承的.
• var修饰的变量有get,set方法。而let修饰的变量只有get方法，没有set方法直接印证了let是不可修改的.

2. 计算属性：

计算属性的本质就是get、set方法，并不占用内存

• 并没有在内存中找到具体的String值。

String在swift中是一个字面量，及将String值存在内存中。String是一个结构体，而结构体是值类型。

class TeachModel{
    var name:String{
        get{
            return "Henry"
        }
        set{
            print(newValue)
        }
    }
}

sil文件

class TeachModel {
  var name: String { get set }
  @objc deinit
  init()
}

• 相比于存储属性少了2个关键字：@_hasStorage ,@_hasInitialValue.
• 声明了get，set方法。
• get方法的sil实现
  

3. 属性观察者（willSet、didSet）

作用可以简单的理解为oc中的KVO，区别是使用更加简单，但也有自己的一些规则.

• willSet：新值存储之前调用. 内建变量newValue
• didSet：新值存储之后调用. 内建变量OldValue

• 在你使用属性观察者（willSet、didSet）之后，在编译阶段会在set方法中增加调用这两个方法的代码。当然这些都是编译器完成的，不需要我们再去进行额外的操作。

在使用过程中有几个问题：

1. 在init中会不会触发属性观察者

答案是不一定

class CJLTeacher{
    var name: String = "测试"{
        //新值存储之前调用
        willSet{
            print("willSet newValue \(newValue)")
        }
        //新值存储之后调用
        didSet{
            print("didSet oldValue \(oldValue)")
        }
    }
    
    init() {
        self.name = "CJL"
    }
}

• 事实证明在init方法中不会触发属性观察者

• 因为在初始化过程中内存中的对应地址可能是脏的，获取oldvalue可能会造成问题

• 【反例】但是在子类的init中调用会触发属性观察者，因为在子类中已经完成了父类的内存布局已经age的内存布局，所以可以触发属性观察者
  

2. 子类和父类同时存在didset、willset时，其调用顺序

• 调用顺序：子类的willSet->父类的wilSet->父类的didSet->子类的didset

4. 延迟存储属性-lazy

可以对比oc中的懒加载思想来理解。使用时才进行加载，可以优化类的创建过程。

class TeachModel{
    lazy var age : Int = 18
}

• 1. 用关键字lazy来进行表示
• 2. 在第一次使用时才进行初始化

sil文件

class TeachModel {
  lazy var age: Int { get set } //计算属性
  @_hasStorage @_hasInitialValue final var $__lazy_storage_$_age: Int? { get set }  //存储属性
  @objc deinit
  init()
}

• 加了lazy在编译之后，编译器会添加对应的计算属性,已经可选类型的存储属性。这样会导致对象的内存大小发生变化.

可选类型是一个enum+关联值(当前类型).
结果：内存占用需要在Int(8字节)+ enum(1字节) -> 字节对齐 (16字节)

sil文件中get方法的实现

• get方法简单理解： 第一次使用时，变量内存为空，调用get方法时，进行初始化。后续使用则直接返回内存中的值.

• set方法简单理解： 将新值包装为可选类型。保证变量数据类型的一致。

无法保证线程安全

在查看sil过程中并没有发现线程锁之类的代码。所以在get方法的switch判断那存在多线程问题，一定概率会出现多次初始化的情况.

5. 类型属性static

class TeachModel{
    //声明
    static var age : Int = 18
}
//使用
TeachModel.age = 20

类型属性，主要有以下几点说明：

使用关键字static修饰，且是一个全局变量

查看sil文件

• 定义为全局变量

  
  
• 在全局初始化的时候就完成了唯一一次初始化，并不需要依赖类对象的初始化.
• 因为需要定义到全局，所以一定要提供初始化值.

线程安全

• 发现会调用build once。可这个build once是什么呢？
  

• 通过xcode汇编调试，会发现调用了swift_once
  

• 打开源码搜索swift_once，在Once.cpp文件中发现了具体实现。发现调用了熟悉的dispathch_once_f。

单例

• 线程安全 + 只进行一次初始化；这不就是单例吗~~

class Teacher{
    //1、使用 static + let 创建声明一个实例对象
    static let shareInstance = Teacher.init()
    //2、给当前init添加private访问权限
    private init(){ }
}

//使用(只能通过单例，不能通过init)
var t = CJLTeacher.shareInstance

• swift的单例相比于OC的单例要简单很多