iOS属性相关面试题

1. `@property`中有哪些属性关键字?

原子性 -- nonatomic(非原子), atomic(原子)，默认情况下是atomic;
读写权限 -- readwrite(读写), readonly(只读), 默认是readwrite;
内存管理 -- assign, strong, weak, copy, unsafe_unretained, 基本数据类型，默认关键字是assign, 普通Objective-C对象，默认是strong;
- unsafe_unretained相当于weak；区别是，当weak引用的对象释放之后，会自动设置为nil，unsafe_unretained 则不会
- weak一般用来解决循环引用，必须用于OC对象
- assign 用于非OC对象
- copy 制一份原来的内容
方法名 -- setter, getter; 默认自动合成存取器方法

参考资料

Properties Encapsulate an Object’s Values

2. @property的本质？

“属性” (property)有两大概念：ivar（实例变量）、存取方法（access method ＝ getter + setter）。 @property的本质是:

@property = ivar + getter + setter;

常见问题：

ivar、getter、setter 是如何生成并添加到这个类中的?
- 完成属性定义后，编译器会自动编写访问这些属性所需的方法，此过程叫做“自动合成”(autosynthesis)。需要强调的是，这个过程由编译器在编译期执行，所以编辑器里看不到这些“合成方法”(synthesized method)的源代码。除了生成方法代码 getter、setter 之外，编译器还要自动向类中添加适当类型的实例变量，并且在属性名前面加下划线，以此作为实例变量的名字。
- 也可以在类的实现代码里通过 @synthesize 语法来指定实例变量的名字.
@synthesize和@dynamic分别有什么作用？
- @property有两个对应的词，一个是 @synthesize，一个是 @dynamic。如果 @synthesize和 @dynamic都没写，那么默认的就是@syntheszie var = _var;
- @synthesize 的语义是如果你没有手动实现 setter 方法和 getter 方法，那么编译器会自动为你加上这两个方法。
- @dynamic 告诉编译器：属性的 setter 与 getter 方法由用户自己实现，不自动生成。（当然对于 readonly 的属性只需提供 getter 即可）。假如一个属性被声明为 @dynamic var，然后你没有提供 @setter方法和 @getter 方法，编译的时候没问题，但是当程序运行到 instance.var = someVar，由于缺 setter 方法会导致程序崩溃；或者当运行到 someVar = var 时，由于缺 getter 方法同样会导致崩溃。编译时没问题，运行时才执行相应的方法，这就是所谓的动态绑定。

3. 原子属性

atomic与nonatomicd的主要区别就是系统自动生成的getter/setter方法不一样

atomic系统自动生成的getter/setter方法会进行加锁操作（自旋锁）
nonatomic系统自动生成的getter/setter方法不会进行加锁操作

@synthesize name = _name;
- (void)setName:(NSString *)name {
    @synchronized(self) {
    _name = [name copy];
    }
}

- (NSString *)name {
    @synchronized(self) {
        return _name;
    }
}

上面代码实现了和 atomic 相同的功能，但是底层的工作方式还是有区别的。我们常常用 @synchronized 来加锁，这种锁是互斥锁。而 atomic 修饰的属性自带了一把自旋锁。

互斥锁和自旋锁的区别：

锁名	作用
互斥锁	当某个资源被先进入的线程上了锁以后，其它后面进入的线程会进入`休眠状态`。当锁释放后，进入休眠状态的线程变为`唤醒状态`。
自旋锁	当某个资源被先进入的线程上了锁以后，其它后进入的线程会开启一个`循环`，不断检查锁有没有释放，当锁释放后，退出循环开始访问资源，整个过程中后进入的线程一直保持`运行状态`。

atomic只是保证了getter和setter存取方法的线程安全,并不能保证整个对象是线程安全的,因此在多线程编程时,线程安全还需要开发者自己来处理.

下面看一个简单的例子：

#import "ViewController.h"

@interface ViewController ()
@property (atomic, assign) NSInteger count;
@end

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    
    self.count = 0;
    
    NSThread *threadA = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(doSomething) object:nil];
    [threadA start];
    
    NSThread *threadB = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(doSomething) object:nil];
    [threadB start];
}

- (void)doSomething {
    for (NSInteger i = 0; i < 10; i++) {
        [NSThread sleepForTimeInterval:1.0];
        self.count++;
        NSLog(@"self.count = %@ %@", @(self.count), [NSThread currentThread]);
    }
}

@end

为了让异常情况出现的概率提高，加入一句 [NSThread sleepForTimeInterval:1.0];。

运行上面的代码，会发现打印的结果中，最后一条 self.count 的值往往是小于 20 的，在中间的某些打印日志中，会发现有些数字被重复打印的两次。

错误原因： 由于 atomic 仅仅能保证读写是线程安全的，而不是保证 读 -> +1 -> 写，这个整体是线程安全的。

线程安全的代码：

- (void)doSomething {
    for (NSInteger i = 0; i < 10; i++) {
        [NSThread sleepForTimeInterval:1.0];
        @synchronized (self) {
            self.count++;
        }
        NSLog(@"self.count = %@ %@", @(self.count), [NSThread currentThread]);
    }
}

修饰符	优势	劣势
nonatomic	执行效率高，性能好	不是线程安全的
atomic	线程安全，但是仅能保证写操作的线程安全	大幅降低执行效率

参考资料

Objective-C 原子属性
从@property说起（三）atomic与多线程锁
iOS中atomic和nonatomic区别及内部实现

4. copy的使用

浅拷贝：指针复制, 深拷贝：内容复制

不可变对象copy出来的是不可变对象, 浅拷贝
不可变对象mutableCopy出来的是可变对象，深拷贝
可变对象copy出来的是不可变对象，深拷贝
可变对象mutableCopy出来的是可变对象，深拷贝

常见问题：

用@property声明的NSString（或NSArray，NSDictionary）经常使用copy关键字，为什么？如果改用strong关键字，可能造成什么问题？
- 因为父类指针可以指向子类对象,使用 copy 的目的是为了让本对象的属性不受外界影响,使用 copy 无论给我传入是一个可变对象还是不可对象,我本身持有的就是一个不可变的副本.
- 如果我们使用是 strong ,那么这个属性就有可能指向一个可变对象,如果这个可变对象在外部被修改了,那么会影响该属性.
- NSString、NSArray、NSDictionary 等等经常使用copy关键字，是因为他们有对应的可变类型：NSMutableString、NSMutableArray、NSMutableDictionary；
- block 也经常使用 copy 关键字，具体原因见 Objects Use Properties to Keep Track of Blocks
这个写法会出什么问题：@property (copy) NSMutableArray *array;
- 添加,删除,修改数组内的元素的时候,程序会因为找不到对应的方法而崩溃.因为 copy 就是复制一个不可变 NSArray 的对象；
- 使用了 atomic 属性会严重影响性能；
block 如何修饰？
- 首先，MRR时代用retain修饰block会产生崩溃，因为作为属性的block在初始化时是被存放在静态区的(栈区)，如果block内调用外部变量，那么block无法保留其内存，在初始化的作用域内使用并不会有什么影响，但一旦出了block的初始化作用域，就会引起崩溃。所有MRC中使用copy修饰，将block拷贝到堆上。
- 其次，在ARC时代，因为ARC自动完成了对block的copy，所以修饰block用copy和strong都无所谓。
如何让自己的类用 copy 修饰符？
- 需声明该类遵从 NSCopying 协议
- 实现 NSCopying 协议

如何重写带 copy 关键字的 setter？

代码如下：

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

参考资料

Copying Collections

5. weak的使用

weak 的用处用一句话可归纳为：弱引用，在对象释放后置为 nil，避免错误的内存访问。

用更通俗的话来表述是：weak 可以在不增加对象的引用计数的同时，又使得指针的访问是安全的。

常见问题：

什么情况使用 weak 关键字？
- 在 ARC 中,在有可能出现循环引用的时候,往往要通过让其中一端使用 weak 来解决,比如: delegate 代理属性
- 自身已经对它进行一次强引用,没有必要再强引用一次,此时也会使用 weak,自定义 IBOutlet 控件属性一般也使用 weak；当然，也可以使用strong
weak 和 assign 比较
- weak 此特质表明该属性定义了一种“非拥有关系” (nonowning relationship)。为这种属性设置新值时，设置方法既不保留新值，也不释放旧值。此特质同assign类似，然而在属性所指的对象遭到摧毁时，属性值也会清空(nil out)。而 assign 的“设置方法”只会执行针对“纯量类型” (scalar type，例如 CGFloat 或 NSlnteger 等)的简单赋值操作。
- assign 可以用非 OC 对象,而 weak 必须用于 OC 对象
当weak引用指向的对象被释放时，又是如何去处理weak指针的呢？
- 调用objc_release
- 因为对象的引用计数为0，所以执行dealloc
- 在dealloc中，调用了_objc_rootDealloc函数
- 在_objc_rootDealloc中，调用了object_dispose函数
- 调用objc_destructInstance
- 最后调用objc_clear_deallocating,详细过程如下：
```
 a. 从weak表中获取废弃对象的地址为键值的记录
 b. 将包含在记录中的所有附有 weak修饰符变量的地址，赋值为 nil
 c. 将weak表中该记录删除
 d. 从引用计数表中删除废弃对象的地址为键值的记录
```
使用runtime Associate方法关联的对象, 需要在主对象dealloc的时候释放吗？
- 不需要
weak实现原理
- Runtime维护了一个weak表，用于存储指向某个对象的所有weak指针。weak表其实是一个hash（哈希）表，表的 key 是对象的内存地址；value 是指向该对象的所有弱引用的指针数组；具体处理流程如下：
  1. 初始化时：runtime会调用objc_initWeak函数，初始化一个新的weak指针指向对象的地址。
  2. 添加引用时：objc_initWeak函数会调用 objc_storeWeak() 函数， objc_storeWeak() 的作用是更新指针指向，创建对应的弱引用表。
  3. 释放时，调用clearDeallocating函数。clearDeallocating 函数首先根据对象地址获取所有weak指针地址的数组，然后遍历这个数组把其中的数据设为nil，最后把这个entry从weak表中删除，最后清理对象的记录。
weak属性需要在dealloc中置nil么？
- 不需要。在ARC环境无论是强指针还是弱指针都无需在 dealloc 设置为 nil ， ARC 会自动帮我们处理

SideTable

SideTable是一个用C++实现的类，它的具体定义在NSObject.mm中, 它主要用于管理对象的引用计数和 weak 表。在 NSObject.mm 中声明其数据结构：

 struct SideTable {
 	// 保证原子操作的自旋锁
     spinlock_t slock;
     // 引用计数的 hash 表
     RefcountMap refcnts;
     // weak 引用全局 hash 表
     weak_table_t weak_table;
 }

weak表是一个弱引用表，实现为一个weak_table_t结构体，存储了某个对象相关的的所有的弱引用信息。其定义如下(具体定义在objc-weak.h中)：

 ```
 struct weak_table_t {
     // 保存了所有指向指定对象的 weak 指针
     weak_entry_t *weak_entries;
     // 存储空间
     size_t    num_entries;
     // 参与判断引用计数辅助量
     uintptr_t mask;
     // hash key 最大偏移值
     uintptr_t max_hash_displacement;
 };
 ```

weak singleton

一种特殊的单例有一个有意思的特性：在所有使用该单例的对象都释放后，单例对象本身也会自己释放。

我所见过的大部分单例使用场景，被创建都单例最后都会一直存活着，比如注册登录模块所需要共享状态所创建的 XXLoginManager，即使在用户注册成功进入主界面之后也不会被显式的释放，这在一定程度上会带来内存使用的浪费。
所谓的「weak singleton」代码很简单：
```
+ (id)sharedInstance
{
    static __weak ASingletonClass *instance;
    ASingletonClass *strongInstance = instance;
    @synchronized(self) {
        if (strongInstance == nil) {
            strongInstance = [[[self class] alloc] init];
            instance = strongInstance;
        }
    }
    return strongInstance;
}
```
IBOutlet连出来的视图属性为什么可以被设置成weak?
- Should IBOutlets be strong or weak under ARC? 文章告诉我们：因为既然有外链那么视图在xib或者storyboard中肯定存在，视图已经对它有一个强引用了。
- 不过这个回答漏了个重要知识，使用storyboard（xib不行）创建的vc，会有一个叫_topLevelObjectsToKeepAliveFromStoryboard的私有数组强引用所有top level的对象，所以这时即便outlet声明成weak也没关系

参考资料

iOS weak 关键字漫谈
iOS-实现weak后，为什么对象释放后会自动为nil
iOS 底层解析weak的实现原理
iOS（Objective-C）内存管理
Objective-C 引用计数原理

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