Swift系列九 - 属性

任何一门语言都有属性的概念。Swift中的属性是怎么的呢？

一、属性

Swift中跟实例相关的属性可以分为2大类：存储属性和计算属性。

1.1. 存储属性（Stored Property）

特点：

• 类似于成员变量的概念；
• 存储在实例的内存中；
• 结构体、类可以定义存储属性；
• 枚举不可以定义存储属性。

示例代码：

struct Circle {
    var radius: Double
}

class classCircle {
    var radius: Double
}

关于存储属性，Swift有个明确的规定：

在创建类或结构体的实例时，必须为所有的存储属性设置一个合适的初始值。

• 可以在初始化器里为存储属性设置一个初始值；
• 可以分配一个默认的属性值作为属性定义的一部分。

1.2. 计算属性（Computed Property）

特点：

• 本质就是方法（函数）；
• 不占用实例的内存；
• 枚举、结构体、类都可以定义计算属性。

示例代码：

struct Circle {
    // 存储属性
    var radius: Double
    // 计算属性
    var diameter: Double {
        set {
            print("set")
            radius = newValue / 2
        }
        get {
            print("get")
            return radius * 2
        }
    }
}
var c = Circle(radius: 10)
c.radius = 11

print("--1--")
c.diameter = 40
print("--2--")
print(c.diameter)
/*
 输出：
 set
 get
 20.0
 */

输出分析： 上面代码如果执行c.diameter = 40，radius的值就会变为20。因为这样会执行diameter的set方法(40作为参数)，上面的案例看到变量newValue，但是代码中没有定义这个变量，其实newValue是set方法提供的形参，只不过省略没有写而已，完整的set方法代码应该是set(newValue) {...}，newValue是默认值，可以按照自己的规范修改（建议使用默认的形参命名）。c.diameter调用的是diameter的get方法。

内存分析：

上面示例代码中结构体Circle占用多少内存呢？

print(MemoryLayout<circle>.stride)
// 输出：8

结果显示占用8个字节。因为计算属性的本质是方法。

补充说明：

1. set传入的新值默认叫做newValue，也可以自定义。

   struct Circle {
       var radius: Double
       var diameter: Double {
           set(newDiameter) {
               radius = newDiameter / 2
           }
           get {
               return radius * 2
           }
       }
   }
   

2. 只读计算属性：只有get，没有set。
   
   

   如果是只读属性，get可以省略不写:

   struct Circle {
       var radius: Double
       var diameter: Double { radius * 2 }
   }
   

3. 定义计算属性只能用var，不能用let。
   
   

4. 有set就必须有get。
   
   

扩展： 枚举rawValue的本质就是只读的计算属性。

1.3. 属性观察器（Property Observer）

通过名字就可以联想到OC中的KVO，是的，两者确实有相似之处。在Swift中可以为非lazy的 var存储属性 设置属性观察器。

示例代码：

struct Circle {
    var radius: Double {
        willSet {
            print("willSet", newValue)
        }
        didSet {
            print("didSet", oldValue, radius)
        }
    }
    init() {
        self.radius = 2.0
        print("Circle Init")
    }
}
var c = Circle()
// 输出：Circle Init
c.radius = 3.0
/*
 输出：
 willSet 3.0
 didSet 2.0 3.0
 */

分析：

• willSet会传递新值，默认叫做newValue；
• didSet会传递旧值，默认叫做oldValue；
• 在初始化器中设置属性值不会触发willSet和didSet。同样在属性定义时设置初始值也不会触发。

二、延迟存储属性（Lazy Stored Property）

使用lazy可以定义一个延迟存储属性，在第一次用到属性的时候才会进行初始化。

特点：

• lazy属性必须是var，不能是let(let必须在实例的初始化方法完成之前就拥有值)；
• 如果多条线程同时第一次访问lazy属性，无法保证属性只被初始化1次（非线程安全）。

示例代码：

class Car {
    init() {
        print("Car init")
    }
    func run() {
        print("car run")
    }
}

class Person {
    lazy var car = Car()
    init() {
        print("Person init")
    }
    func goOut() {
        print("Person goOut")
        car.run()
    }
}
var p = Person()
// 输出：Person init
p.goOut()
/*
 输出：
 Person goOut
 Car init
 car run
 */

分析： 如果Person中的存储属性car没有lazy修饰，在创建Person对象p的时候就会调用存储属性car的初始化方法。添加lazy修饰后，只会在第一次使用car属性(对象)时进行初始化。

注意点： 当结构体包含一个延迟存储属性时，只有var才能访问延迟存储属性。因为延迟属性初始化时需要改变结构体的内存，而结构体如果使用let修饰后就不能修改所在内存。

三、类型属性（Type Property）

严格来说，属性可以分为：

• 实例属性（Instance Property）：只能通过实例去访问

  • 存储实例属性（Stored Instance Property）：存储在实例的内存中，每个实例都有1份；
  • 计算实例属性（Computed Instance Property）

• 类型属性（Type Property）：只能通过类型去访问

  • 存储类型属性（Stored Type Property）：整个程序运行过程中，就只有1份内存（类似于全局变量）
  • 计算实例属性（Computed Type Property）

可以通过static定义类型属性。如果是类，也可以用关键字class。

示例代码：

struct Shape {
    var width: Int
    static var count: Int = 30
}
var s = Shape(width: 10)
s.width = 20
print("before count:\(Shape.count)") // 输出：before count:30
Shape.count = 40
print("after count:\(Shape.count)") // 输出：after count:40

3.1. 类型属性细节

1. 不同于存储实例属性，存储类型属性必须进行初始化，否则报错（因为类型没有像实例那样的init初始化器来初始化存储属性）：
   
   

2. 存储类型属性默认就是lazy，会在第一次使用的时候才初始化，就算被多个线程同时访问，保证只会初始化一次（线程安全）。

3. 存储类型属性可以是let。

4. 枚举类型也可以定义类型属性（存储类型属性，计算类型属性）。

3.2. 单例模式

使用类型属性可以创建单例模式。

示例代码：

class FileManager {
    public static let shared = FileHandle()
    private init() {}
}
var f1 = FileManager.shared;

把初始化器设为private，这样就无法让外界使用init创建实例。把类型属性设为public，在其他文件中也可以访问，存储类型属性再用let修饰，这样就能保证实例只能指向一块固定内存。

3.2. 类型存储属性的本质

第一步：示例代码

第二步：查看全局变量内存地址

分析：

num1内存地址：0x1000013f1 + 0x5df7 = 0x1000071E8；

num2内存地址：0x1000013fc + 0x5df4 = 0x1000071F0；

num3内存地址：0x100001407 + 0x5df1 = 0x1000071F8。

结论：

num1,num2,num3三个变量的内存地址是连续的。

第三步：查看类型存储属性地址

分析：

num1内存地址：0x100001013 + 0x631d = 0x100007330；

Car.count内存地址：0x100007338；

num3内存地址：0x10000105c + 0x62e4 = 0x100007340。

结论：

num1,Car.count,num3三个变量的内存地址是连续的。

从内寸角度看，类型存储属性写在外面和里面没有什么区别，写在类里面只是代表该属性有一定访问权限。

类型存储属性默认是lazy，所以在第一次访问的时候做了很多操作。而且只被初始化一次。

通过汇编查看类型存储属性初始化：

发现，类型属性初始化最终调用的是GCD中的dispatch_once，这样就保证了属性只被初始化一次。