第6条:理解“属性”这一概念（上）

　　本条要点：（作者总结）

• 可以用 @property 语法来定义对象中所封装的数据。
• 通过“特质”来指定存储数据所需要的正确语义。
• 在设置属性所对应的实例变量时，一定要遵从该属性所声明的语义。
• 开发 iOS 程序时应该使用 nonatomic 属性，因为 atomic 属性会严重影响性能。

　　第2章

　　对象、消息、运行期

　　用 Objective-C 等面向对象语言编程时，“对象”（object）就是“基本构造单元”（building block），开发者可以通过对象来存储并传递数据。在对象之间传递数据并执行任务的过程就叫做“消息传递”（Messageing）。若想编写出高效且易维护的代码，就一定要熟悉这两个特性的工作原理。

　　当应用程序运行起来以后，为其提供相关支持的代码叫做“Objective-C 运行期环境”（Objective-C runtime），它提供了一些使用对象之间能够传递消息的重要函数，并且包含创建类实例所用的全部逻辑。在理解了运行期环境中各个部分协同工作的原理之后，你的开发水平将会进一步提升。

　　

　　“属性”（property）是 Objective-C 的一项特性，用于封装对象中的数据。Objective-C 对象通常会把其所需的数据保存为各种实例变量。实例变量一般通过“存取方法”（access method）来访问。其中，“获取方法”（getter）用于读取变量值，而“设置方法”（setter）用于写入变量值。这个概念已经定型，并且经由“属性”这一特性而成为 Objective-C 2.0 的一部分，开发者可以令编译器自动编写与属性相关的存取方法。此特性引入了一种新的“点语法”（dotsyntax），使开发者可以更为容易地依照类对象来访问存放与其中的数据。你也许已经使用过“属性”这个概念了，不过你未必知道其全部细节。而且，还有很多与属性相关的麻烦事。

　　在描述个人信息的类中，也许会存放人名、生日、地址等内容。可以在类接口的 public 区段中声明一些实例变量:

@interface EOCPerson : NSObject {
    @public
    NSString *_firstName;
    NSString *_lastName;
    @private
    NSString *_someInternalData;
}
@end

　　原来编写过 java 或 C＋＋ 程序的人应该比较熟悉这种写法，在这些语言中，可以定义实例变量的作用域。然而编写  Ojbective-C 代码时却很少这么写做。这种写法的问题是:对象布局在编译期（compile time）就已经固定了。只要碰到访问 _firstName 变量的代码，编译器就把其替换为“偏移量”（offset），这个偏移量是“硬解码”（hardcode），表示该变量距离存放对象的内存区域的起始地址有多远。这样做目前来看没问题，但是如果又加了一个实例变量，那就麻烦了。比如说，假设在 _firstName 之前又多了一个实例变量：

@interface EOCPerson : NSObject {
    @public
    NSDate *_dateOfBirth;
    NSString *_firstName;
    NSString *_lastName;
    @private
    NSString *_someInternalData;
}
@end

　　原来表示 _firstName 的偏移量现在却指向_dateOfBirth 了。把偏移量硬解码于其中的那些代码都会读取到错误的值。请对比在类中加入 _dateOfBirth 这一实例变量之前与之后的内存布局，其中假设指针为 4 个字节。

	Person
＋0	_firstName
＋4	_lastName
＋8	_someInternalData

	Person
+0	_dateOfBirth
+4	_firstName
+8	_lastName
+12	_someInternalData

　　在类中新增另一个实例变量前后的数据布局图

　　如果代码使用了编译期计算出来的偏移量，那么在修改类定义之后必须重新编译，否则就会出错。例如，某个代码库中的代码使用一份旧的类定义。如果和其相链接的代码使用了新的类定义，那么运行时就会出现不兼容现象（incompatibility）。各种编程语言都有应对此问题的方法。Objective-C 的做法是，把实例变量当做一种存储偏移量所用的“特殊变量”（special variable），交由“类对象”（class object）保管。偏移量会在运行期查找，如果类的定义变了，那么存储的偏移量也就变了，这样的话，无论何时访问实例变量，总能使用正确的偏移量。甚至可以在运行期向类中新增实例变量，这就是稳固的“应用程序二进制接口”（Application Binary Interface，ABI）。ABI 定义了许多内容，其中一项就是生成代码时所应遵循的规范。有了这种“稳固的”（nonfragile）的ABI，我们就可以在 “class-continuation 分类” 或实现文件中定义实例变量了。所以说，不一定要在接口中把全部实例变量都声明好，可以将某些变量从接口的 public 区段移走，以便保护与类实现有关的内部信息。

　　这个问题还有一种解决办法，就是尽量不要直接访问实例变量，而应该通过存取方法来做。虽说属性最终还是得通过实例变量来实现，但它却提供了一种简洁的抽象机制。你可以自己编写存取方法，然而在正规的 Objective-C 编码风格中，存取方法有着严格的命名规范。正因为有了这种严格的命名规范，所以 Objective-C 这门语言才能根据名称自动创建出存取方法。。这时 @property 语法就派上用场了。

　　在对象接口的定义中，可以使用属性，这是一种标准的写法，能够访问封装在对象里的数据。因此，也可以把属性当做一种简称，其意思是说：编译器会自动写出一套存取方法，用以访问给定类型中具有给定名称的变量。例如下面这个类:

@interface EOCPerson : NSObject
@property NSString *firstName;
@property NSString *lastName;
@end

　　对于该类的使用者来说，上述代码写出来的类与下面之中写法等效:

@interface EOCPerson : NSObject
- (NSString *)firstName;
- (void)setFirstName:(NSString *)firstName;
- (NSString *)lastName;
- (void)setLastName:(NSString *)lastName;
@end

　　要访问属性，可以使用“点语法”，在纯 C 中，如果想访问分配在栈上的 struct 结构体里面的成员，也需要使用类似语法。编译器会把“点语法”转换为存取方法的调用，使用“点语法”的效果与直接调用存取方法相同。因此使用“点语法”和直接调用存取方法之间没有丝毫差别。通过下列范式代码可以看出，这两者等效:

    EOCPerson *aPerson = [Person new];
    aPerson.firstName = @"Bob"; // same as:
    [aPerson setFirstName:@"Bob"];
    
    NSString *lastName = aPerson.lastName; // Same as:
    NSString *lastName = [aPerson lastName];

　　然而属性还有更多优势。如果使用了属性的话，那么编译器就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，所以编辑器里面看不到这些“合成方法”（synthesized method）的源代码。除了生成方法代码之外，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。在前例中，会生成两个实例变量，其名称分别为 _firstName 与 _lastName。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:

@implementation EOCPerson

@synthesize firstName = _myFirstName;
@synthesize lastName = _myLastName;

@end

　　前述语法会将生成的实例变量命名为  _myFirstName 与 _myLastName，而不再使用默认的名字。一般情况下无须修改默认的实例变量的名字，但是如果你不喜欢以下划线来命名实例变量，那么可以使用这个办法将其改为自己想要的名字。笔者还是推荐使用默认的命名方案，因为如果所有人都坚持这套方案，那么写出来的代码大家都能看的懂。

　　若不想令编译器自动合成存取方法，则可以自己实现。如果你只实现了其中一个存取方法，那么另外一个还是会由编译器来合成。还有一种办法能阻止编译器自动合成存取方法，就是使用 @dynamic 关键字，它会告诉编译器：不要自动创建实现属性所用的实例变量，也不要为其创建存取方法。而且，在编译访问属性的代码时，即使编译器发现没有定义存取方法，也不会报错，它相信这些方法能在运行期找到。比方说，如果从 CoreData 框架中的 NSManagedObject 类里继承了一个子类，那么就需要在运行期动态创建存取方法。继承 NSManagedObject 时之所以这样做，是因为子类的某些属性不是实例变量，其数据来自后端的数据库中。例如：

// .h
@interface EOCPerson : NSManagedObject

@property NSString *firstName;
@property NSString *lastName;

@end

// .m
@implementation EOCPerson

@dynamic firstName, lastName;

@end

　　编译器不会为上面这个类自动合成存取方法或实例变量。如果用代码访问其中的属性，编译器也不会发出警示信息。

 END