Objective-C关键字@property使用原理探究_苹果IOS

@property

@property是oc开发中常用到的关键字，今天这篇文章就为它做一个较为系统全面的总结

主要包含内容

接下来我会分别解析

存取器方法

一般访问存取器方法只需要使用.propertyname即可，需要特别指定存取器方法时可通过getter=gettername与setter=settername，具体示例如下：

// 指定getter访问名为isopen

@property (nonatomic, assign, getter=isopen) bool open;

// 指定setter方法名为setnickname:

@property (nonatomic, copy, setter=setnickname:) nsstring *name;

读写权限

readwrite：表示自动生成对应的 getter 和 setter 方法，即可读可写权限， readwrite是编译器的默认选项。
readonly：表示只生成 getter ，不需要生成 setter ，即只可读，不可以修改。

内存管理

strong：指定与目标对象存在强（拥有）的关系，修饰对象的引用计数会+1，通常用来修饰对象类型，可变集合及可变字符串类型。当对象引用计数为0，即不被任何对象持有，对象就会从内存中释放
assign：不改变修饰对象的引用计数，通常用来修饰基本数据类型（nsinteger,nsnumber，cgrect,cgfloat等），也是默认属性。需要特别注意的一点是当修饰的对象的引用计数为0对象被销毁的时候，对象指针不会自动清空成为野指针，后续再次访问会产生野指针错误:exc_bad_access
copy：对象会在内存中拷贝一个副本，副本引用计数为1。一般用于不可变对象的集合类型，这是为了保证进行copy操作的时候生成的都是不可变类型。 copy分深拷贝与浅拷贝，对可变与不可变对象进行copy操作结果如下：

源对象类型	拷贝方式	目标对象类型	拷贝类型（深｜浅）
mutable对象	copy	不可变	深拷贝
mutable对象	mutablecopy	可变	深拷贝
immutable对象	copy	不可变	浅拷贝
immutable对象	mutablecopy	可变	深拷贝

可以总结以下两点：

对mutable对象的拷贝都是深拷贝

所有对象的copy结果都是不可变

weak：弱引用关系，修饰对象的引用计数不会增加，当修饰对象被销毁的时候，对象指针会自动置为 nil，主要可以用于避免循环引用；weak 只能用来修饰对象类型，且是在 arc 下新引入的修饰词，只能修饰对象，mrc 下相当于使用 assign。

数据结构

struct sidetable {
    spinlock_t slock;// 用于给原子性操作加锁
    refcountmap refcnts;// 引用计数hash表
    weak_table_t weak_table;// weak对象指针hash表
}

/**
* the global weak references table. stores object ids as keys,
* and weak_entry_t structs as their values.
*/
struct weak_table_t {
    weak_entry_t *weak_entries;// 存储 weak 对象信息的 hash 数组
    size_t&nbsp; &nbsp; num_entries;// 数组中元素的个数，数组初始化的时候默认4个，占用达到3/4会翻倍扩容
    uintptr_t mask;// 计数辅助量
    uintptr_t max_hash_displacement;// hash 元素最大偏移值
};

清除weak

对象dealloc的时候，会调用weak_clear_no_lock函数将指向该对象的弱引用指针置为nil，具体实现如下

// objc-weak.mm
/** 
 * called by dealloc; nils out all weak pointers that point to the 
 * provided object so that they can no longer be used.
 * 
 * @param weak_table 
 * @param referent the object being deallocated. 
 */
void 
weak_clear_no_lock(weak_table_t *weak_table, id referent_id) 
{
    // 获得 weak 指向的地址，即对象内存地址
    objc_object *referent = (objc_object *)referent_id; 
    // 找到管理 referent 的 entry 容器
    weak_entry_t *entry = weak_entry_for_referent(weak_table, referent); 
    // 如果 entry == nil，表示没有弱引用需要置为 nil，直接返回
    if (entry == nil) { 
        /// xxx shouldn't happen, but does with mismatched cf/objc
        //printf("xxx no entry for clear deallocating %p\n", referent);
        return;
    }
    // zero out references
    weak_referrer_t *referrers;
    size_t count;
    if (entry->out_of_line()) { 
        // referrers 是一个数组，存储所有指向 referent_id 的弱引用
        referrers = entry->referrers; 
        // 弱引用数组长度
        count = table_size(entry);    
    } 
    else {
        referrers = entry->inline_referrers;
        count = weak_inline_count;
    }
    // 遍历弱引用数组，将所有指向 referent_id 的弱引用全部置为 nil
    for (size_t i = 0; i < count; ++i) {
        objc_object **referrer = referrers[i];
        if (referrer) {
            if (*referrer == referent) {
                *referrer = nil;
            }
            else if (*referrer) {
                _objc_inform("__weak variable at %p holds %p instead of %p. "
                             "this is probably incorrect use of "
                             "objc_storeweak() and objc_loadweak(). "
                             "break on objc_weak_error to debug.\n", 
                             referrer, (void*)*referrer, (void*)referent);
                objc_weak_error();
            }
        }
    }
    // 从 weak_table 中移除对应的弱引用的管理容器
    weak_entry_remove(weak_table, entry);
}

总结：

当一个对象被销毁时，在dealloc方法内部经过一系列的函数调用栈，通过两次哈希查找，第一次根据对象的地址找到它所在的sidetable，第二次根据对象的地址在sidetable的weak_table中找到它的弱引用表。弱引用表中存储的是对象的地址（作为key）和weak指针地址的数组（作为value）的映射。weak_clear_no_lock函数中遍历弱引用数组，将指向对象的地址的weak变量全都置为nil。

添加weak

一个被声明为__weak的指针，在经过编译之后。通过objc_initweak函数初始化附有__weak修饰符的变量，在变量作用域结束时通过objc_destroyweak函数销毁该变量。

id obj = [[nsobject alloc] init];
id __weak obj1 = obj;
/*----- 编译 -----*/
id obj1;
objc_initweak(&amp;obj1,obj);
objc_destroyweak(&amp;obj1);

objc_initweak函数调用栈如下：

// nsobject.mm
1. objc_initweak
2. storeweak
// objc-weak.mm
3. weak_register_no_lock
4. weak_unregister_no_lock

总结：

一个被标记为__weak的指针，在经过编译之后会调用objc_initweak函数，objc_initweak函数中初始化weak变量后调用storeweak。添加weak的过程如下：
经过一系列的函数调用栈，最终在weak_register_no_lock()函数当中，进行弱引用变量的添加，具体添加的位置是通过哈希算法来查找的。如果对应位置已经存在当前对象的弱引用表（数组），那就把弱引用变量添加进去；如果不存在的话，就创建一个弱引用表，然后将弱引用变量添加进去。（weak相关实现较为复杂后续的文章会做专门解析）

retain：mrc下使用，arc下使用strong,用来修饰对象类型，强引用对象，其修饰对象的引用计数会 +1，不会对对象分配新的内存空间。

unsafe_unretained：同weak类似，不会对对象的引用计数 +1，只能用来修饰对象类型，修饰的对象在被销毁时，其指针不会自动清空，指向的仍然是已销毁的对象，这时再调用该指针会产生野指针exc_bad_access错误。

原子性

atomic 原子性：系统会自动给生成的 getter/setter 方法进行加锁操作； nonatomic 非原子性：系统不会给自动生成的 getter/setter 方法进行加锁操作；设置属性函数 reallysetproperty(...) 的原子性非原子性实现如下：

if (!atomic) {
    oldvalue = *slot;
    *slot = newvalue;
} else {
    spinlock_t& slotlock = propertylocks[slot];
    slotlock.lock();
    oldvalue = *slot;
    *slot = newvalue;        
    slotlock.unlock();
}

获取属性函数 objc_getproperty(...) 的内部实现如下：

    if (offset == 0) {
        return object_getclass(self);
    }
    // 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();
    // for performance, we (safely) issue the autorelease outside of the spinlock.
    return objc_autoreleasereturnvalue(value);