【iOS】strong和copy工作流程探寻、OC属性关键字复习

前言

  我们编写OC代码在.h文件里声明变量时会用到strong和copy这两个修饰符，那么这两者到底有什么区别，什么时候该用strong，什么时候该用copy？今天我们通过这两者的底层实现逻辑来探究一下这里面的奥秘。

strong和copy的区别

首先，先看一下这段测试代码：

代码运行结果如下：

  从上述结果我们可以看出来，copy修饰的字符串strCopy的值没有随着newStr的改变而改变，而strong修饰的字符串strStrong因为newStr的修改而随着改变了。

  在我们前面学习的过程中，我们知道copy修饰的变量，编译器会自动生成自定义的 setter方法，其核心逻辑是：==赋值时不直接保留原对象，而是先调用对象的 copy方法生成副本，再保留该副本。==也就是说，copy修饰的变量对象地址是一个新的地址，这个指针变量指向的是一个新的内存区域（相当于深拷贝），所以修改原本的newStr不会对其产生影响。

  所以，使用 copy和 strong修饰变量，在 OC中的最大区别在于 赋值时是否进行对象拷贝（复制内存）。这在处理==可变对象（如 NSMutableString）==时尤为关键。

为什么要用copy？

防止外部可变对象的改变影响内部状态

保证对象的不可变性，尤其是对 NSString、NSArray、NSDictionary 等常用于声明为不可变对象的属性

推荐使用 copy 修饰 NSString / NSArray / NSDictionary（防御性编程）

什么时候用什么修饰？

strong（ARC自动管理）

  使用 strong修饰的变量，在 ARC（Automatic Reference Counting）下，其底层原理和逻辑可以归结为对 objc_storeStrong() 函数的封装，它等价于：

id oldValue = _ivar;
_ivar = [newValue retain];   // 引用计数 +1
[oldValue release];         // 引用计数 -1

strong修饰变量的底层流程图

因为strong在底层是对objc_storeStrong()函数的封装，所以其底层流程图其实就等效 objc_storeStrong()

                  +----------------------+
                  |   objc_storeStrong   |
                  +----------------------+
                              |
                  +----------------------+
                  | 检查目标地址是否为 nil |
                  +----------------------+
                              |
                              v
                  +----------------------+
                  | old = *object        |
                  | *object = value      |
                  +----------------------+
                              |
           +-----------------------------------+
           | 如果新旧对象不同：                 |
           | - retain(value) → 引用计数 +1     |
           | - release(old) → 引用计数 -1      |
           +-----------------------------------+
                              |
                              v
                   +--------------------+
                   | 引用更新完成返回    |
                   +--------------------+

底层代码核心实现

在 Apple Runtime 源码中，objc_storeStrong 类似于这样实现（简化版伪代码）：

void objc_storeStrong(id *object, id value) {
    id old = *object;
    if (old != value) {
        objc_retain(value);   // 引用计数 +1
        *object = value;
        objc_release(old);    // 引用计数 -1
    }
}

小结

copy

  当我们使用 copy修饰属性时，其背后的行为与 strong非常不同，关键在于对象赋值时会生成副本（调用 copy 方法），而不是直接引用原对象。

当你使用 copy 修饰属性时，其背后的行为与 strong 非常不同，关键在于 对象赋值时会生成副本（调用 copy 方法），而不是直接引用原对象。

底层流程图

使用copy修饰符在底层的调用逻辑等价于 objc_storeStrong(&ivar, [value copy])）：

              +----------------------+
              |   objc_storeStrong   |
              +----------------------+
                          ^
                          |
              +----------------------+
              |     调用 [value copy] |
              +----------------------+
                          |
              +-----------------------------+
              | copy 调用 -copyWithZone:     |
              |  -> 生成新的对象             |
              |  -> 返回新对象引用           |
              +-----------------------------+
                          |
              +-----------------------------+
              | retain(copyValue)           |
              | release(oldValue)           |
              +-----------------------------+
                          |
              +----------------------+
              | ivar 指向新副本对象  |
              +----------------------+

对比与strong的关键不同之处

内部调用关系（伪代码）

// ARC 编译器生成代码
- (void)setName:(NSString *)name {
    id copyValue = [name copy];             // 关键步骤：生成副本
    objc_storeStrong(&_name, copyValue);    // 然后存储副本对象
}

小结

copy修饰的属性会在赋值时复制对象副本，而不是保留原始引用。

如果传入的是 NSMutableString，copy 后变成 NSString（不可变），从而防止外部修改影响内部状态。

最终仍通过 objc_storeStrong 来管理引用计数，但传入的是 [x copy] 的返回值。

OC中的属性关键字

在 Objective-C 中，属性（Property）是封装对象状态的核心机制，通过 @property 声明并结合不同的属性关键字，可以精确控制属性的行为（如内存管理、访问权限、线程安全等）。

原子性（Atomicity）：控制操作的原子性

原子性关键字用于修饰属性的 setter 和 getter 方法，决定其操作是否为“原子操作”（不可分割的操作）。

atomic（原子性，默认值）

保证 setter 和 getter 操作的原子性（即操作要么完全执行，要么完全不执行），避免多线程并发访问时的数据不一致问题。

特点：

• 线程安全，但不保证业务逻辑的绝对安全（例如，复合操作如 _count++ 仍需额外同步）。
• 性能开销较大（因需要加锁/解锁机制）。

@property (atomic, assign) NSInteger count; // 默认 atomic，线程安全但性能一般

nonatomic（非原子性）

不保证 setter 和 getter 的原子性，多线程并发访问时可能导致数据不一致。

特点：

• 无锁机制，性能更高（适合高频读写的场景）。
• 需开发者自行处理线程安全（如通过 @synchronized、GCD 队列等）。

@property (nonatomic, strong) NSString *name; // 非原子性，性能更优

小结

• 优先选 nonatomic：大多数场景下（尤其是移动端），性能比绝对线程安全更重要。
• 仅当选中 atomic：需要框架级线程安全（如系统底层库），或配合其他同步机制使用。

读写权限：控制属性的访问方式

读写权限关键字决定属性是否生成 setter 方法，从而控制属性的可写性。

readwrite（可读可写，默认值）

自动生成 setter（写方法）和 getter（读方法），属性可读可写。

@property (readwrite, copy) NSString *title; // 可读可写（默认）

readonly（只读）

仅生成 getter 方法，属性不可写（外部只能读取，不能直接修改）。

• 常用于接口设计，隐藏内部实现细节（如通过类扩展在 .m 文件中重新声明为 readwrite，允许内部修改）。

// .h 文件（对外接口）
@interface User : NSObject
@property (readonly, copy) NSString *userId; // 外部只读
@end

// .m 文件（内部实现）
@interface User ()
@property (readwrite, copy) NSString *userId; // 内部可写
@end

小结

• readwrite：常规可修改属性。
• readonly：常用于封装（外部只读，内部可写）。

内存管理：控制对象的内存生命周期

内存管理关键字用于告诉编译器如何管理属性所引用对象的内存（仅适用于对象类型，基本数据类型如 int、CGFloat 不适用）。

strong（强引用，默认值）

属性对对象持有强引用（增加对象的引用计数），确保对象在属性作用域内不会被释放。

• 适用于大多数对象类型（如自定义对象、系统容器类）。

• 循环引用风险：若两个对象相互 strong 引用，会导致内存泄漏（需配合 weak 打破）。

  @property (strong, nonatomic) NSArray *dataList; // 强引用数组，数组内对象也会被保留
  

weak（弱引用）

属性对对象持有弱引用（不增加引用计数），对象释放后，属性自动置为 nil（避免野指针）。

特点：

• 解决循环引用（如 delegate 模式、视图控制器与子视图的相互引用）。
• 无法持有对象（对象可能因无强引用被提前释放）。

// 视图控制器的 delegate 通常用 weak，避免循环引用
@property (weak, nonatomic) id<MyDelegate> delegate;

copy（拷贝）

赋值时调用对象的 copy 方法生成副本，属性持有副本的强引用（原对象不受后续修改影响）。

适用场景：

• 不可变对象（如 NSString、NSArray）：防止外部传入可变对象（如 NSMutableString）后被修改。
• 需要“快照”的场景（如配置参数、缓存数据）。

@property (copy, nonatomic) NSString *username; // 外部传入 NSMutableString 会被拷贝为 NSString

assign（直接赋值）

直接赋值（不涉及引用计数管理），适用于基本数据类型或非对象类型（如 int、CGFloat、指针）。

特点：对对象类型使用 assign 会导致野指针（对象释放后属性仍指向无效内存）。

@property (assign, nonatomic) NSInteger age; // 基本数据类型用 assign
@property (assign, nonatomic) CGPoint position; // 结构体用 assign

小结

空值约束（Nullability）：标记属性是否允许为 nil

空值约束关键字用于明确属性是否允许为 nil，帮助编译器进行静态检查，减少运行时崩溃（需 Xcode 7+ 支持）。

nonnull（非空）

属性必须非空（不能为 nil），编译器会对可能的 nil赋值发出警告。

@property (nonatomic, copy, nonnull) NSString *userId; // 必须赋值非空字符串

nullable（可空）

属性可以为空（允许为 nil），无编译器警告。

@property (nonatomic, strong, nullable) UIImage *avatar; // 头像可能为空

null_unspecified（未指定）

属性是否为空未明确声明（编译器不做强制检查），用于兼容旧代码或无法确定的情况。

@property (nonatomic, copy, null_unspecified) NSString *legacyData; // 未指定是否可空

集合宏（简化声明）

为避免重复写 nonnull/nullable，可使用以下宏包裹属性列表：

• NS_ASSUME_NONNULL_BEGIN/NS_ASSUME_NONNULL_END：区间内默认 nonnull，显式 nullable除外。

• 示例：

  NS_ASSUME_NONNULL_BEGIN
  @interface User : NSObject
  @property (nonatomic, copy) NSString *name; // 默认 nonnull
  @property (nonatomic, strong, nullable) NSNumber *age; // 显式 nullable
  @end
  NS_ASSUME_NONNULL_END
  

小结

• nonnull：强制属性非空，提升代码健壮性。
• nullable：明确属性可空，避免无意义检查。
• null_unspecified：兼容过渡场景。

总结