【iOS】属性关键字

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前言

先前已经在iOS的学习过程中学习了一些属性关键词的简单用法，今天这篇博客来更加深入探讨iOS中的属性关键字以及温习深拷贝与浅拷贝

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一、深拷贝与浅拷贝

1、OC的拷贝方式有哪些

OC对象(集合类型和非集合类型)有2种拷贝方式，分别为浅拷贝和深拷贝。

• 浅拷贝：指针拷贝，即源对象和副本对象的指针指向了同一个区域。
• 深拷贝：内容拷贝，即源对象和副本对象的指针分别指向不同的两块区域。

深拷贝包括了单层深拷贝和完全深拷贝。具体后面会有讲到

• 单层深拷贝：对于副本对象本身这一层是深拷贝，它里面的所有对象都是浅拷贝。
• 完全深拷贝：对于副本对象本身以及它里面的所有对象都是深拷贝。

浅拷贝和深拷贝的区别：

• 是否开辟了新的内存空间
• 是否影响了引用计数

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2. OC对象实现的copy和mutableCopy分别为浅拷贝还是深拷贝？

• 可变对象(集合类型/非集合类型)的copy和mutableCopy都是深拷贝。
• 不可变对象(集合类型/非集合类型)的copy是浅拷贝，mutableCopy是深拷贝。
• copy方法返回的都是不可变对象。
  
  具体实现过程在之前博客中已经给出：【iOS】深拷贝与浅拷贝
  

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3. 自定义对象实现的copy和mutableCopy分别为浅拷贝还是深拷贝？

• 自定义对象实现copy和mutableCopy都为深拷贝

因为我们的自定义对象没有copyWithZone:和mutableCopyWithZone:两个方法，需要遵守SCopying和NSMutableCopying协议来实现这两个方法，也已经在上面的链接中具体实现

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4. 判断当前的深拷贝的类型？(区别是单层深拷贝还是完全深拷贝)，2种深拷贝类型的相互转换？

在这里我们讨论的深拷贝的类型都是对于容器类对象来讲的，因为对于非容器类对象我们并没有单层深拷贝与完全深拷贝的区分

• 单层深拷贝：对于副本对象本身是深拷贝，但是容器中的所有对象都是浅拷贝
• 完全深拷贝：对于副本对象本身与其里面的所有对象都是深拷贝

实现方式：

• 单层深拷贝：
  当容器类对象中的对象是容器类对象时，使用initWithArray:copyItems:方法(第二个参数设置为YES)可以实现单层浅拷贝，因为这种拷贝只能产生一层深拷贝，对于第二层或者更多层的就无效了。
• 完全深拷贝：
  1、归档和解档来实现完全深拷贝。
  举例：dataArray3 = [NSKeyedUnarchiver unarchiveObjectWithData:[NSKeyedArchiver archivedDataWithRootObject:dataArray2]]
  2、当容器类对象中的对象是自定义对象或不为immutable对象，使用initWithArray:copyItems:方法(第二个参数设置为YES)可以实现完全深拷贝
  这里其实也很好理解，因为我们实现自定义对象的copy时我们是需要自己实现我们的copyWithZone:和mutableCopyWithZone:两个方法，而自定义对象的拷贝始终都是深拷贝，因此通过这个方法可以实现完全深拷贝

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5. 代码如下所示：既然对象的mutableCopy是深拷贝，那为什么更改dataArray2，dataArray3也发生了改变？如何解决这个问题？

问题(1). 对象的mutableCopy是深拷贝，那为什么更改dataArray2，dataArray3也发生了改变？

dataArray3 = [dataArray2 mutableCopy];  
这段代码实现的是单层深拷贝，dataArray3是dataArray2深拷贝得到的数组，但是对于array2数组中的对象array仅仅对其进行了浅拷贝，因此更改array2时array3随之改变

问题(2). 如何解决这个问题？

因为更改的对象非immutable对象，所以使用initWithArray:copyItems：方法可以实现完全深拷贝可以轻松解决这个问题

        dataArray3 = [[NSMutableArray alloc] initWithArray:dataArray2 copyItems:YES];

6. 代码如下图所示：initWithArray:copyItems:YES 仅仅能进行一层深拷贝，对于第二层或者更多层的就无效了。如果想要对象每层都是深拷贝，该怎么做？

使用initWithArray:copyItems：实现深拷贝仅能产生一层深拷贝，再多就没有办法实现深拷贝了，所以就需要用到解档与归档

dataArray3 = [NSKeyedUnarchiver unarchiveObjectWithData:[NSKeyedArchiver archivedDataWithRootObject:dataArray2]];

二、属性关键字

@property

属性用于封装对象中的数据，属性的本质是 ivar + setter + getter。
可以用 @property 语法来声明属性。@property 会帮我们自动生成属性的 setter 和 getter 方法的声明。

@synthesize

帮我们自动生成 setter 和 getter 方法的实现以及合成实例变量。

@dynamic

告诉编译器不用自动进行 @synthesize，你会在运行时再提供这些方法的实现，无需产生警告，但是它不会影响 @property 生成的 setter 和 getter 方法的声明。

@dynamic ivar;

以前我们需要手动对每个 @property 添加 @synthesize，而在 iOS 6 之后 LLVM 编译器引入了 property autosynthesis，即属性自动合成。换句话说，就是编译器会自动为每个 @property 添加 @synthesize。

但是这样看来似乎@synthesize就没有什么用了，其实不然：

1. 如果我们重写了setter 和 getter 方法，则编译器就不会自动为这个 @property 添加 @synthesize，所以我们需要手动添加 @synthesize；
2. 如果该属性是 readonly，那么只要你重写了 getter 方法，property autosynthesis 就不会执行
3. 另外就是实现协议中要求的属性。当我们在协议中使用@property声明一个属性，在某个类中遵循这个协议，我们就必要在类中使用@synthesize来获取这个属性的成员变量，并且得到其set/get的实现函数
   
   

这里说到了协议，那么我们再来讨论一下Category是否能够添加使用@synthesize来合成成员变量以及实现setget方法呢？

答案是并不行，在我们的Category中我们可以声明属性，但不能声明成员变量

因为分类不是类，我们可以通过@property声明属性，但是并不能声明成员变量

Category是用来扩展现有类的功能的，而不是创建全新的类或修改类的内部实现。因此，Category不允许添加实例变量（成员变量）或使用@synthesize来合成成员变量。

以下笔者将一下为什么Category不能添加实例变量和使用@synthesize的原因：

1. 我们的实例变量的声明我们通常需要放在类的文件中，以确保封装性，而因为分类不是类，Category只能添加方法和属性的声明，因此不允许添加实例变量，因为这会破坏类的封装性。
2. 当我们使用@synthesize来合成成员变量时，编译器会自动生成对应的实例变量，由于Category不能添加实例变量，编译器无法为Category中的属性生成对应的实例变量，因此不允许使用@synthesize。

使用 @synthesize 关键字会合成属性的实例变量以及属性的 getter 和 setter 方法

这是我们从代码使用的层面上分析Category不能使用@synthesize的原因，接下来我们从底层结构的层面分析一下原因：

分类是在运行时去把分类中的方法添加到类的方法列表里，类的底层其实是结构体，分类可以添加属性，不能添加成员变量，因为结构体声明后不能加成员变量，而属性是结构体里的一个列表(rw:property_array_t / ro: property_list_t），就是可以加的。

而分类当中不能添加成员变量，只能通过关联对象间接实现分类有成员变量的效果，这个知识点笔者还没能理解，后面学到了加以补充

原子操作

原子操作：属性是否有原子性可以理解为线程是否安全。

• atomic

原子性，加同步锁，默认修饰符。 使用atomic会损耗性能，也不一定保证线程安全。如果保证线程安全需要使用其他锁机制。

• nonatomic

非原子性，不实用同步锁。 声明属性时基本设置为nonatomic。使用nonatomic能够提高访问性能。

这里笔者还没学到锁的相关知识，等学到了再加以补充

读写权限

读写权限不写时默认为 readwrite

• readwrite

属性拥有setter方法和getter方法

• readonly

仅有getter方法

内存管理

内存管理相关的关键词我们也可以理解为setter相关控制符，setter相关的修饰符表明setter方法应该如何实现

weak

1. 只能修饰对象类型；
2. ARC 下才能使用；
3. 修饰弱引用，不增加对象引用计数，主要可以用于避免循环引用；
4. weak 修饰的对象在被释放之后，会自动将指针置为 nil，不会产生悬垂指针；
5. 对于视图，通常还是用在 xib 和 storyboard 上；代码中对于有必要进行 remove 的视图也可以使用 weak，这样 remove 之后会自动置为 nil。

assign

1. 既可以修饰基本数据类型，也可以修饰对象类型；
2. setter 方法的实现是直接赋值，一般用于基本数据类型 ；
3. 修饰基本数据类型，如 NSInteger、BOOL、int、float 等；
4. 修饰对象类型时，不增加其引用计数；
5. 会产生悬垂指针（悬垂指针：assign 修饰的对象在被释放之后，指针仍然指向原对象地址，该指针变为悬垂指针。这时候如果继续通过该指针访问原对象的话，就可能导致程序崩溃）。

assign和weak的比较

相同点：对对象的引用计数没有影响，即都是弱引用。
不同点：

1. 修饰的对象类型不同：

weak只能修饰OC对象(如UIButton、UIView等)。

assign可以修饰基本数据类型(NSInteger、NSUInteger、CGFloat、NSTimeInterval、int、float、BOOL等)和OC对象(如果用assign修饰OC对象，对象销毁时可能会产生悬垂指针，从而出现crash，不要这么做)。

注意： 使用assign修饰OC对象可能会导致程序crash，所以assign最好只用来修饰基本数据类型。

2. 赋值的方式不同：weak复制引用，assign复制数据。
3. 对象销毁后的状态不同：weak自动为nil，assign不变。

retain

1. MRC 下使用，ARC 下基本使用 strong；
2. 修饰强引用，保留新值，释放旧值，再设置新值，同时将新对象的引用计数加 1；
3. setter 方法的实现是 release 旧值，retain 新值，用于 OC 对象类型。

我们这里详细解释一下保留新值，释放旧值，再设置新值：

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strong

1. ARC 下才能使用；
2. 原理同 retain；
3. 但是在修饰 block 时，strong 相当于 copy，而 retain 相当于 assign。

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copy

setter 方法的实现是 release 旧值，copy 新值
一般用于 block、NSString、NSArray、NSDictionary 等类型。使用 copy 或 strong 修饰 block 其实都一样，用 copy 是为了和 MRC 下保持一致的写法；用于 NSString、NSArray、NSDictionary 是为了保证赋值后是一个不可变对象，以免遭外部修改而导致不可预期的结果。

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当你使用copy特性来声明一个属性时，这意味着当设置属性时，属性会复制传入的对象，而不仅仅是保持对传入对象的引用。这通常用于确保属性拥有自己的独立副本，以避免不经意的更改。

下面是一个示例：

@property (nonatomic, copy) NSString *name;

在上面的代码中，name属性使用了copy特性。当你设置name属性时，传入的字符串会被复制，而不是保留对原始字符串的引用。这意味着如果原始字符串在后续被修改，name属性的值不会受到影响。

合成的存取方法会自动处理这个行为。例如，如果你设置self.name = @“Alice”，name属性会将传入的字符串@"Alice"复制为自己的副本，而不仅仅是保存对@"Alice"的引用。

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strong与copy的区别

如果属性声明中指定了copy特性，合成方法会使用类的copy方法，这里注意：属性并没有mutableCopy特性。即使是可变的实例变量，也是使用copy特性，正如方法 copyWithZone:的执行结果。所以，按照约定会生成一个对象的不可变副本。

• 相同之处：用于修饰标识拥有关系的对象
• 不同之处：strong的赋值是多个指针指向同一个地址，而copy的复制就是每次会在内存中复制一份对象，指针指向不同的地址。
  所有对于不可变对象我们应该使用copy修饰，为确保对象中的字符串值不会无意变动，应该在设置新属性时拷贝一份

再通俗一点的理解就是用strong修饰属性并对其进行赋值时可以理解为指针拷贝，而用copy修饰时可以理解为内容拷贝

我们来给出代码的例子：

• strong修饰

NSMutableString *otherName = [[NSMutableString alloc] initWithString:@"Jack"];
Person *person = [[Person alloc] init];
person.name = otherName;
person.age = 23;

[otherName appendString:@" and Mary"];
NSLog(@"person.name = %@",person.name);
NSLog(@"%p, %p", person.name, otherName);

我们分别打印属性以及属性的地址与原始对象的地址：

可以看到我们的属性是可以被修改的，并且属性的地址与原始对象的地址相同，说明用strong修饰属性时，属性指向原对象的内存地址，同时使该对象引用计数加1

• copy修饰

NSMutableString *otherName = [[NSMutableString alloc] initWithString:@"Jack"];
Person *person = [[Person alloc] init];
person.name = otherName;
person.age = 23;

[otherName appendString:@" and Mary"];
NSLog(@"person.name = %@",person.name);
NSLog(@"person.name = %@",otherName);
NSLog(@"%p, %p", person.name, otherName);

当我们属性修饰改为copy时，打印出的结果如下图所示：

可以看到我们属性指向的地址与原始对象的地址不同，并且我们的属性指向的内存空间的数据并未被修改，但是原对象的数据被修改了，说明用copy进行修饰属性对其进行赋值时会创建一块新的内存空间，属性指向新创建的内存空间，本质其实就是内容拷贝（深拷贝）

strong和copy关键字的用法

@property属性用copy修饰不可变对象，用strong修饰可变对象。

1. 常用的基本类型对应Foundation数据类型？

在声明一个属性时，尽量使用Foundation框架的数据类型，使代码的数据类型更统一。
基本类型和Foundation数据类型的对应关系如下：

• int -> NSInteger
• unsigned -> NSUInteger
• float -> CGFloat
• 动画时间 -> NSTimeInterval

2. 定义属性的格式？(定义属性时修饰符的顺序？)

推荐按照下面的格式来定义属性

@property (nonatomic, readwrite, copy) NSString *name;

属性的修饰符应该按照上面的顺序排列：原子操作、读写权限、内存管理。

3. ARC下@property的默认属性？

对于基本数据类型：atomic、readwrite、assign
对于普通的Objective-C对象：atomic、readwrite、strong

4. 属性的读写权限关键字的含义？

读写权限

readwrite：可读可写，默认修饰符。会自动生成getter和setter。
readonly：只读。只会生成getter而不生成setter。

5. 属性的原子操作关键字的含义？

原子操作：属性是否有原子性可以理解为线程是否安全。

atomic：原子性，加同步锁，默认修饰符。
使用atomic会损耗性能，也不一定保证线程安全。如果保证线程安全需要使用其他锁机制。

nonatomic：非原子性，不实用同步锁。
声明属性时基本设置为nonatomic。使用nonatomic能够提高访问性能。

这里设计到了一些锁的知识，还没有学到，后面学到再进行补充

6、delegate应该使用哪种关键字修饰？

MRC时期：使用assign，这样不会造成循环引用，但是需要手动释放。
ARC时期：最好使用weak，如果使⽤了assign需要⼿动释放。如果没写释放逻辑，当⻚面销毁的时候，很可能出现delegate对象无效，导致程序crash。

7、以下属性的声明有什么问题？如果一定要这么定义，如何修改成正确的呢？

@property (nonatomic, copy) NSMutableArray *mutableArray;

如果我们对属性进行增删改等操作时，程序会崩溃，因为当我们对属性进行赋值时，copy复制的是一个不可变的NSArray对象

具体分析：不应该使用copy关键字来修饰可变对象。
copy修饰的属性会在内存里拷贝一份对象，即两个指针指向不同的内存地址。
Foundation框架提供的可变对象类型都已实现了NSCopying协议，所以使用copy方法返回的都是不可变对象。
本题中，用copy关键字修饰了可变数组，那么当对该属性赋值时会得到一个NSArray类型的不可变数组。
因为是NSArray类型，即是不可变的数组类型，所以如果对属性进⾏了可变数组的增删改功能都会导致crash。

所以正确写法如下
@property (nonatomic, strong) NSMutableArray *mutableArray;

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如果一定要用copy，我们需要重写setter方法，因为对当属性用copy修饰进行赋值时，会自动调用setter方法执行copyWithZone：方法，返回的是不可变对象，所以我们需要对待吗进行如下修改：

// .h文件
@property (nonatomic, copy) NSMutableArray *mutableArray;

// .m文件
// 重写setter⽅法 使_mutableArray变为可变的copy
- (void)setMutableArray:(NSMutableArray *)mutableArray {
    _mutableArray = [mutableArray mutableCopy]; 
}

- (void )viewDidLoad { 
    [super viewDidLoad];
    NSMutableArray *array = [NSMutableArray arrayWithObjects:@1, @2, nil]; self.mutableArray = array;
    [self.mutableArray removeObjectAtIndex:0]; 
    NSLog(@"self.mutableArray:%@", self.mutableArray);
}

输出:
self.mutableArray:( 2
)

8、为什么@property属性用copy修饰不可变对象，而用strong修饰可变对象呢？

• 用copy修饰不可变对象：

copy修饰的属性会在内存里拷贝一份对象，即两个指针指向不同的内存地址。
Foundation框架提供的对象类型都已实现了NSCopying协议，所以使用copy方法返回的都是不可变对象。
即使源对象是可变对象(实现属性所用的对象是mutable)，copy后的对象也不会随之改变。
确保了对象不会无意间被改动。

• 用strong修饰可变对象：

strong修饰的属性是对属性进行了强引用，即两个指针会指向同一个内存地址。
如果源对象可变，strong修饰的对象也会随之改变。

总结

属性关键字的细节还有很多很多，后面学到更多的知识会加以补充