Objective-C的属性(property)

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概括

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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;

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:

@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:

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@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:

@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strongweakassigncopy4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:

@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:

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:

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,nameStringtestClass1.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

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:

- (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。

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:

// 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=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:

@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_BEGINNS_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:

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;

GG

参考资料

www.jianshu.com/p/035977d1b…