Swift系列九 - 屬性

任何一門語言都有屬性的概念。Swift中的屬性是怎麼的呢？

一、屬性

Swift中跟例項相關的屬性可以分為2大類：儲存屬性和計算屬性。

1.1. 儲存屬性（Stored Property）

特點：

類似於成員變數的概念；
儲存在例項的記憶體中；
結構體、類可以定義儲存屬性；
列舉不可以定義儲存屬性。

示例程式碼：

struct Circle {
    var radius: Double
}
class classCircle {
    var radius: Double
}

關於儲存屬性，Swift有個明確的規定：

在建立類或結構體的例項時，必須為所有的儲存屬性設定一個合適的初始值。

可以在初始化器裡為儲存屬性設定一個初始值；
可以分配一個預設的屬性值作為屬性定義的一部分。

1.2. 計算屬性（Computed Property）

特點：

本質就是方法（函式）；
不佔用例項的記憶體；
列舉、結構體、類都可以定義計算屬性。

示例程式碼：

struct Circle {
    // 儲存屬性
    var radius: Double
    // 計算屬性
    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)
/*
 輸出：
 set
 get
 20.0
 */

輸出分析： 上面程式碼如果執行c.diameter = 40，radius的值就會變為20。因為這樣會執行diameter的set方法(40作為引數)，上面的案例看到變數newValue，但是程式碼中沒有定義這個變數，其實newValue是set方法提供的形參，只不過省略沒有寫而已，完整的set方法程式碼應該是set(newValue) {...}，newValue是預設值，可以按照自己的規範修改（建議使用預設的形參命名）。c.diameter呼叫的是diameter的get方法。

記憶體分析：

上面示例程式碼中結構體Circle佔用多少記憶體呢？

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

結果顯示佔用8個位元組。因為計算屬性的本質是方法。

補充說明：

set傳入的新值預設叫做newValue，也可以自定義。

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

只讀計算屬性：只有get，沒有set。

如果是隻讀屬性，get可以省略不寫:

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

定義計算屬性只能用var，不能用let。
有set就必須有get。

擴充套件： 列舉rawValue的本質就是隻讀的計算屬性。

1.3. 屬性觀察器（Property Observer）

通過名字就可以聯想到OC中的KVO，是的，兩者確實有相似之處。在Swift中可以為非lazy的 var儲存屬性 設定屬性觀察器。

示例程式碼：

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()
// 輸出：Circle Init
c.radius = 3.0
/*
 輸出：
 willSet 3.0
 didSet 2.0 3.0
 */

分析：

willSet會傳遞新值，預設叫做newValue；
didSet會傳遞舊值，預設叫做oldValue；
在初始化器中設定屬性值不會觸發willSet和didSet。同樣在屬性定義時設定初始值也不會觸發。

二、延遲儲存屬性（Lazy Stored Property）

使用lazy可以定義一個延遲儲存屬性，在第一次用到屬性的時候才會進行初始化。

特點：

lazy屬性必須是var，不能是let(let必須在例項的初始化方法完成之前就擁有值)；
如果多條執行緒同時第一次訪問lazy屬性，無法保證屬性只被初始化1次（非執行緒安全）。

示例程式碼：

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()
// 輸出：Person init
p.goOut()
/*
 輸出：
 Person goOut
 Car init
 car run
 */

分析： 如果Person中的儲存屬性car沒有lazy修飾，在建立Person物件p的時候就會呼叫儲存屬性car的初始化方法。新增lazy修飾後，只會在第一次使用car屬性(物件)時進行初始化。

注意點： 當結構體包含一個延遲儲存屬性時，只有var才能訪問延遲儲存屬性。因為延遲屬性初始化時需要改變結構體的記憶體，而結構體如果使用let修飾後就不能修改所在記憶體。

三、型別屬性（Type Property）

嚴格來說，屬性可以分為：

例項屬性（Instance Property）：只能通過例項去訪問
- 儲存例項屬性（Stored Instance Property）：儲存在例項的記憶體中，每個例項都有1份；
- 計算例項屬性（Computed Instance Property）
型別屬性（Type Property）：只能通過型別去訪問
- 儲存型別屬性（Stored Type Property）：整個程式執行過程中，就只有1份記憶體（類似於全域性變數）
- 計算例項屬性（Computed Type Property）

可以通過static定義型別屬性。如果是類，也可以用關鍵字class。

示例程式碼：

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

3.1. 型別屬性細節

不同於儲存例項屬性，儲存型別屬性必須進行初始化，否則報錯（因為型別沒有像例項那樣的init初始化器來初始化儲存屬性）：
儲存型別屬性預設就是lazy，會在第一次使用的時候才初始化，就算被多個執行緒同時訪問，保證只會初始化一次（執行緒安全）。
儲存型別屬性可以是let。
列舉型別也可以定義型別屬性（儲存型別屬性，計算型別屬性）。

3.2. 單例模式

使用型別屬性可以建立單例模式。

示例程式碼：

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

把初始化器設為private，這樣就無法讓外界使用init建立例項。把型別屬性設為public，在其他檔案中也可以訪問，儲存型別屬性再用let修飾，這樣就能保證例項只能指向一塊固定記憶體。

3.2. 型別儲存屬性的本質

第一步：示例程式碼

第二步：檢視全域性變數記憶體地址

分析：

num1記憶體地址：0x1000013f1 + 0x5df7 = 0x1000071E8；

num2記憶體地址：0x1000013fc + 0x5df4 = 0x1000071F0；

num3記憶體地址：0x100001407 + 0x5df1 = 0x1000071F8。

結論：

num1,num2,num3三個變數的記憶體地址是連續的。

第三步：檢視型別儲存屬性地址