「OC」源码学习——属性关键字

「OC」源码学习——属性关键字

属性的声明

@property (nonatomic, strong) NSString *name;

其实属性就是成员变量和自动编写的存取方法

属性的作用

读写类的关键字

• readonly，只读只生成相应的 getter 方法，以及带下划线的实例变量；

@property ( readonly ) int age;

• readwrite，生成 setter 、getter 方法，以及带下划线的实例变量；

@property ( readwrite ) int age; 

原子性操作类关键字

1. atomic (默认)

• 作用：保证属性访问的原子性

• 实现原理：

  - (id)object {
      @synchronized(self) {
          return _object;
      }
  }
  

• 特点：

  • 线程安全但性能较低
  • 不能完全避免线程问题

2. nonatomic

• 作用：非原子访问，提高性能

• 特点：

  • 访问速度比 atomic 快 10-20 倍
  • 需要开发者自行处理线程安全

• 使用场景：

  @property (nonatomic) NSString *name; // 推荐在单线程环境使用
  

内存管理关键字

strong (默认)

• 作用：创建强引用，增加对象的引用计数

• 适用类型：对象类型

• 实现原理：

  - (void)setObject:(id)newObject {
      [newObject retain];    // 保留新对象
      [_object release];     // 释放旧对象
      _object = newObject;   // 赋值
  }
  

• 使用场景：

  @property (strong) NSString *name; // 推荐用于对象属性
  

weak

• 作用：创建弱引用，不增加引用计数

• 适用类型：对象类型

• 特点：

  • 对象释放时自动置 nil
  • 避免循环引用

• 实现原理：

  // 运行时自动注册到 weak_table
  objc_storeWeak(&_weakRef, object);
  

• 使用场景：

  @property (weak) id delegate; // 代理模式
  

copy

• 作用：创建对象的副本

• 适用类型：实现了 NSCopying 协议的对象

• 实现原理：

  - (void)setName:(NSString *)name {
      [_name release];
      _name = [name copy]; // 调用 copy 方法
  }
  

• 使用场景：

  @property (copy) NSString *uniqueID; // 保护不可变对象
  

assign

• 作用：直接赋值，不进行内存管理

• 适用类型：基本数据类型、C 结构体

• 风险：对象类型使用可能造成野指针

• 使用场景：

  @property (assign) NSInteger count; // 基本数据类型
  

unsafe_unretained

• 作用：类似 assign和weak的结合，但用于对象类型，不添加引用计数，比weak性能高些

• 风险：对象释放后不置 nil

• 使用场景：

  @property (unsafe_unretained) NSObject *legacyRef; // 兼容旧代码
  

可空性关键字

nullable

• 作用：表示属性可以为 nil

• 使用场景：

  @property (nullable) NSString *optionalName;
  

nonnull

• 作用：表示属性不应为 nil

• 使用场景：

  @property (nonnull) NSString *requiredID;
  

@property在runtime中的实现

struct property_t {
    const char *name;            // 属性名称
    const char *attributes;      // 属性特性字符串
};

特性字符串格式："T[类型],[特性1],[特性2],...,V[变量名]"

示例分析：

// 声明
@property (nonatomic, copy) NSString *name;

// 对应的 attributes 字符串：
"T@\"NSString\",C,N,V_name"

代码	含义	说明
T…	类型	后面跟着类型编码
C	copy	使用 copy 语义
&	retain/strong	使用引用计数保留
N	nonatomic	非原子性
R	readonly	只读
W	weak	weak 引用

设置@property的函数——reallySetProperty

static inline void reallySetProperty(
    id self,           // 目标对象（属性所属的实例）
    SEL _cmd,          // 设置方法的选择器（通常为 setXxx:）
    id newValue,        // 要设置的新值
    ptrdiff_t offset,   // 实例变量在对象内存中的偏移量
    bool atomic,        // 是否原子操作
    bool copy,          // 是否使用 copy 语义
    bool mutableCopy    // 是否使用 mutableCopy 语义
)

static inline void reallySetProperty(id self, SEL _cmd, id newValue, ptrdiff_t offset, bool atomic, bool copy, bool mutableCopy)
{
    // 1. 处理特殊情况：offset为0表示要设置的是isa指针（即改变对象的类）
    if (offset == 0) {
        object_setClass(self, newValue);
        return;
    }

    id oldValue; // 用于保存旧值，以便后续释放
    // 2. 计算实例变量在对象内存中的位置（slot指针）
    id *slot = (id*) ((char*)self + offset);

    // 3. 根据属性修饰符处理新值（copy/mutableCopy/retain）
    if (copy) {
        // 执行copy操作：调用copyWithZone:方法创建不可变副本
        newValue = [newValue copyWithZone:nil];
    } else if (mutableCopy) {
        // 执行mutableCopy操作：调用mutableCopyWithZone:方法创建可变副本
        newValue = [newValue mutableCopyWithZone:nil];
    } else {
        // 如果不是copy/mutableCopy，则进行retain操作（strong修饰）
        // 先检查新旧值是否相同，避免不必要的操作
        if (*slot == newValue) 
            return; // 相同则直接返回
        // 对新值进行retain（增加引用计数）
        newValue = objc_retain(newValue);
    }

    // 4. 根据原子性要求（atomic/nonatomic）执行赋值操作
    if (!atomic) {
        // 非原子操作：直接赋值
        oldValue = *slot; // 保存旧值
        *slot = newValue; // 将新值赋给实例变量
    } else {
        // 原子操作：需要加锁保证线程安全
        // 4.1 获取与当前slot关联的自旋锁
        spinlock_t& slotlock = PropertyLocks[slot];
        // 4.2 加锁
        slotlock.lock();
        // 4.3 在锁保护下赋值
        oldValue = *slot;
        *slot = newValue;
        // 4.4 解锁
        slotlock.unlock();
    }

    // 5. 释放旧值（在retain/copy/mutableCopy之后，旧值不再被引用）
    objc_release(oldValue);
}

Protocol 中的属性

• 在 Protocol 中使用 @property 只会自动生成 setter 和 getter 方法声明，不会自动生成其实现。
• 我们在 Protocol 中使用属性的目的，是希望遵守我协议的对象能实现该属性。

Category 中的属性

• 在 Category 使用 @property 也是只会自动生成 setter 和 getter 方法的声明，不会自动生成其实现。
• 如果我们真的需要给 category 增加属性的实现,需要借助于运行时的两个函数：objc_setAssociatedObject、objc_getAssociatedObject。即关联对象

Atomic对线程安全的作用

看到reallySetProperty之中，对于Atomic之中的处理

 if (!atomic) {
        oldValue = *slot; 
        *slot = newValue; 
    } else {
        spinlock_t& slotlock = PropertyLocks[slot];
        slotlock.lock();
        oldValue = *slot;
        *slot = newValue;
        slotlock.unlock();
    }

其实我们可以看到，这个原子锁就是在调用setter/getter方法时，使用自旋锁进行加锁，即使用atomic修饰的作用在于：单个读/写操作的原子性，保证属性值的读取或写入操作是完整的

但是仍然存在一些问题：

1. 复合操作问题

// 线程1
if (self.atomicCounter > 0) {
    self.atomicCounter -= 1; // 非原子操作
}

// 线程2
self.atomicCounter = 100;

问题分析：

• 虽然每个单独的读写是原子的
• 但 检查值->修改值 的组合操作不是原子的
• 线程2可能在检查后修改值

2. 多属性一致性问题

// 账户转账示例
@interface Account : NSObject
@property (atomic) double balanceA;
@property (atomic) double balanceB;
@end

// 线程1：转账操作
account.balanceA -= 100;
account.balanceB += 100;

// 线程2：读取总额
double total = account.balanceA + account.balanceB;

问题分析：

• 每个属性单独是原子的
• 但两个属性的组合操作不是原子的
• 可能读到中间状态：balanceA已扣款但balanceB未加款

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