OC - 属性关键字和所有权修饰符

1. 属性关键字有哪些？

分类	属性关键字
原子性	atomic、nonatomic
读写权限	readwrite、readonly、setter、getter
内存管理	assign、weak、unsafe_unretained、retain、strong、copy
可空性	(nullable、_Nullable 、__nullable)、 (nonnull、_Nonnull、__nonnull)、 (null_unspecified、_Null_unspecified 、__null_unspecified)、 null_resettable

1.1 原子性

属性关键字	用法
atomic	原子性（默认），编译器会自动生成互斥锁，对 setter 和 getter 方法进行加锁，可以保证属性的赋值和取值的原子性操作是线程安全的，但不包括操作和访问。比如说 atomic 修饰的是一个数组的话，那么我们对数组进行赋值和取值是可以保证线程安全的。但是如果我们对数组进行操作，比如说给数组添加对象或者移除对象，是不在 atomic 的负责范围之内的，所以给被 atomic 修饰的数组添加对象或者移除对象是没办法保证线程安全的。
nonatomic	非原子性，一般属性都用 nonatomic 进行修饰，因为 atomic 非常耗时。

属性关键字

用法

atomic

原子性（默认），编译器会自动生成互斥锁，对 setter 和 getter 方法进行加锁，可以保证属性的赋值和取值的原子性操作是线程安全的，但不包括操作和访问。
比如说 atomic 修饰的是一个数组的话，那么我们对数组进行赋值和取值是可以保证线程安全的。但是如果我们对数组进行操作，比如说给数组添加对象或者移除对象，是不在 atomic 的负责范围之内的，所以给被 atomic 修饰的数组添加对象或者移除对象是没办法保证线程安全的。

nonatomic

非原子性，一般属性都用 nonatomic 进行修饰，因为 atomic 非常耗时。

1.2 读写权限

属性关键字	用法
readwrite	可读可写（默认），同时生成 setter 方法和 getter 方法的声明和实现。
readonly	只读，只生成 getter 方法的声明和实现。
setter	可以指定生成的 setter 方法名，如 setter = setName。
getter	可以指定生成的 getter 方法名，如 getter = getName。

1.3 内存管理

属性关键字	用法
assign	1. setter 方法的实现是直接赋值，一般用于基本数据类型。 2. 修饰基本数据类型，如 NSInteger、BOOL、int、float 等； 3. 修饰对象类型时，不增加其引用计数； 4. 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。这时候如果继续通过指针访问原对象的话，会由于悬垂指针的原因产生内存泄漏或程序异常）。
weak	1. ARC 下才能使用。 2. 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。 3. 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。
unsafe_unretained	1. MRC 下经常使用，ARC 下基本不用。 2. 同 weak，区别就在于 unsafe_unretained 会产生悬垂指针。
retain	1. MRC 下使用，ARC 下禁止使用。 2. 修饰强引用，将指针原来指向的旧对象释放掉，然后指向新对象，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。
strong	1. ARC 下才能使用。 2. 原理同 retain。
copy	setter 方法的实现是 release 旧值，copy 新值，用于 NSString、block 等类型。

1.4 可空性

Apple Blog：Nullability and Objective-C

苹果在 Xcode 6.3 引入的一个 Objective-C 的新特性nullability annotations。这些关键字可以用于属性、方法返回值和参数中，来指定对象的可空性，这样编写代码的时候就会智能提示。在 Swift 中可以使用!和?来表示一个对象是optional的还是non-optional，如button?和button!。而在 Objective-C 中则没有这一区分，button即可表示这个对象是optional，也可表示是non-optioanl。这样就会造成一个问题：在 Swift 与 Objective-C 混编时，Swift 编译器并不知道一个 Objective-C 对象到底是optional还是non-optional，因此这种情况下编译器会隐式地将 Objective-C 的对象当成是non-optional。引入nullability annotations一方面为了让 iOS 程序员平滑地从 Objective-C 过渡到 Swift，另一方面也促使开发者在编写 Objective-C 代码时更加规范，减少同事之间的沟通成本。

关键字__nullable和__nonnull是在苹果在 Xcode 6.3 中发行的。由于与第三方库的潜在冲突，苹果在 Xcode 7 中将它们更改为_Nullable和_Nonnull。但是，为了与 Xcode 6.3 兼容，苹果预定义了宏__nullable和__nonnull来扩展为新名称。同时苹果同样还支持没有下划线的写法nullable和nonnull，它们的区别在与放置位置不同。

关键字注意：仅仅提供警告，并不会报编译错误。只能用于声明对象类型，不能声明基本数据类型。

属性关键字	用法
nullable、_Nullable 、__nullable	对象可以为空，区别在于放置位置不同
nonnull、_Nonnull、__nonnull	对象不能为空，区别在于放置位置不同
null_unspecified、_Null_unspecified 、__null_unspecified	未指定是否可为空，区别在于放置位置不同
null_resettable	1. getter 方法不能返回为空，setter 方法可以为空； 2. 必须重写 setter 或 getter 方法做非空处理。否则会报警告`Synthesized setter 'setName:' for null_resettable property 'name' does not handle nil`

使用示例

声明属性

@property (nonatomic, copy, nullable) NSString * param;
@property (nonatomic, copy) NSString * _Nullable param;
@property (nonatomic, copy) NSString * __nullable param;

修饰方法返回值

- (nullable NSString *)method;
- (NSString * _Nullable)method;
- (NSString * __nullable)method;

修饰方法参数

- (void)methodWithParam:(nullable NSString *) param;
- (void)methodWithParam:(NSString * _Nullable) param;
- (void)methodWithParam:(NSString * __nullable) param;

例外情况：对于双指针类型对象 、Block 的返回值、Block 的参数等，这时候就不能用nonnull/nullable修饰，只能用带下划线的__nonnull/__nullable或者 _Nonnull/_Nullable：

- (void)methodWithError:(NSError * _Nullable * _Nullable)error
- (void)methodWithError:(NSError * __nullable * __nullable)error;

- (void)methodWithBlock:(nullable id __nonnull  (^)(id __nullable params))block;

使用效果

@interface AAPLList : NSObject <NSCoding, NSCopying>
// ...
- (AAPLListItem * _Nullable)itemWithName:(NSString * _Nonnull)name;
@property (copy, readonly) NSArray * _Nonnull allItems;
// ...
@end

// --------------

[self.list itemWithName:nil]; // warning!

Audited Regions：Nonnull 区域设置

如果每个属性或每个方法都去指定nonnull和nullable，将是一件非常繁琐的事。苹果为了减轻我们的工作量，专门提供了两个宏：NS_ASSUME_NONNULL_BEGIN和NS_ASSUME_NONNULL_END。在这两个宏之间的代码，所有简单指针类型都被假定为nonnull，因此我们只需要去指定那些nullable指针类型即可。示例代码如下：

NS_ASSUME_NONNULL_BEGIN
@interface AAPLList : NSObject <NSCoding, NSCopying>
// ...
- (nullable AAPLListItem *)itemWithName:(NSString *)name;
- (NSInteger)indexOfItem:(AAPLListItem *)item;

@property (copy, nullable) NSString *name;
@property (copy, readonly) NSArray *allItems;
// ...
@end
NS_ASSUME_NONNULL_END

// --------------

self.list.name = nil;   // okay

AAPLListItem *matchingItem = [self.list itemWithName:nil];  // warning!

使用规范：

对于属性、方法返回值、方法参数的修饰，使用：nonnull/nullable；
对于 C 函数的参数、Block 的参数、Block 返回值的修饰，使用：_Nonnull/_Nullable，建议弃用__nonnull/__nullable。

为了安全起见，苹果还制定了以下几条规则：

typedef类型的的可空性通常依赖于上下文，即使在 Audited Regions 中也不能假定它为nonnull；
对于复杂的指针类型（如id *）必须明确指定它的可空性。例如，指定一个指向nullable对象的nonnull指针，可以使用_Nullable id * _Nonnull；
特殊类型的NSError **经常用于通过方法参数返回错误，因此始终假定它是指向nullable的NSError对象的nullable的指针。

2.所有权修饰符

所有权修饰符	用法
__strong	1. 强引用持有对象，可以对应 strong、retain、copy 关键字。 2. 编译器将为 strong、retain、copy 修饰的属性生成带 __strong 所有权修饰符的实例变量。
__weak	1. 弱引用持有对象，对应 weak 关键字，ARC下用来防止循环引用。 2. 编译器将为 weak 修饰的属性生成带 __weak 所有权修饰符的实例变量。
__unsafe_unretained	1. 弱引用持有对象，对应 unsafe_unretained 关键字，MRC下用来防止循环引用。 2. 编译器将为 unsafe_unretained 修饰的属性生成带 __unsafe_unretained 所有权修饰符的实例变量。 3. 与 __weak 相比，它不需要遍历 weak 表来检查对象是否 nil，性能上要更好一些。但是它会产生悬垂指针。

3.相关面试题

Q：atomic 修饰的属性是怎么样保存线程安全的？

答：编译器会自动生成互斥锁，对 setter 和 getter 方法进行加锁，可以保证属性的赋值和取值原子性操作是线程安全的，但不包括操作和访问。
比如说atomic修饰的是一个数组的话，那么我们对数组进行赋值和取值是可以保证线程安全的。但是如果我们对数组进行操作，比如说给数组添加对象或者移除对象，是不在atomic的负责范围之内的，所以给被atomic修饰的数组添加对象或者移除对象是没办法保证线程安全的。

Q：什么时候使用 weak/__weak 关键字？

1.ARC 中为了避免循环引用而使用，可以让相互引用的对象中的一个使用weak/__weak弱引用修饰，常用于对delegate和block的修饰；
2.Interface Builder 中 IBOutlet 修饰的控件一般也是用weak。

Q：assign 和 weak 关键字的区别有哪些？

1.weak可以修饰对象，而assign既可以修饰对象也可以修饰基本数据类型；
2.assign修饰的对象在被释放后，指针仍然指向原对象地址；而weak修饰的对象在被释放之后会自动置指针为 nil；
3.相同点：在修饰对象的时候，assign和weak都不改变对象的引用计数。

Q：以下代码会出现什么问题？（深浅拷贝）

@property (copy) NSMutableArray *array;

答：不论赋值过来的是NSMutableArray还是NSArray对象，进行copy操作后都是NSArray对象（深拷贝）。由于属性被声明为NSMutableArray类型，就不避免的会有调用方去调用它的添加对象、移除对象等一些方法，此时由于copy的结果是NSArray不可变对象，对NSArray对象调用添加对象、移除对象等方法，就会产生程序异常。