· 更新于 2024-10-12
数据结构

9数据结构-①nil、isEqual、Hash

必备知识架构-数据结构-①nil、isEqual

前言：你真的懂isEqual与hash？

参考文章：

eg：

1
2
1、NSMutableSet/NSSet中添加对象的时候，就会调用- (NSUInteger)hash方法。
2、NSMutableSet/NSSet中添加 obj2 对象的时候，如果NSMutableSet/NSSet 中之前就已经存在 obj1 对象，且 obj1 对象的 - (NSUInteger)hash 返回值和当前要添加的 obj2 的- (NSUInteger)hash 返回值相等, 则 obj2 会继续调用- (BOOL)isEqual:方法，其中此方法以 obj1 为参数；否则不等, 继续下一个元素判断。

通过重写isEqual，我们可以做到对象的判等可以完全由您决定, 即使两个完全不同的对象。

一、基础

1、nil, Nil,NULL 与 NSNull 的区别

  • nil 指向一个对象的指针为空,在objc.h 的定义如下: NSString *name = nil;
  • Nil 指向一个类的指针为空,定义如下: Class aClass = Nil;
  • NULL 指向C类型的指针为空, 例如: int*pInt = NULL;
  • NSNull 在Objective-C中是一个类,只是名字中有个Null，多用于集合(NSArray,NSDictionary)中值为空的对象

2、==、 isEqualToString、isEqual

2.1、背景：为什么要有isEqual方法?

答：判断两个对象是否相等（而不是判断两个对象的地址是否相等）。

对于基本类型, ==运算符比较的是值;
对于对象类型, ==运算符比较的是对象的地址(即是否为同一对象)

1
2
3
4
5
6
7
8
UIColor *color1 = [UIColor colorWithRed:0.5 green:0.5 blue:0.5 alpha:1.0];
UIColor *color2 = [UIColor colorWithRed:0.5 green:0.5 blue:0.5 alpha:1.0];
NSLog(@"color1 == color2 = %@", color1 == color2 ? @"YES" : @"NO");
NSLog(@"[color1 isEqual:color2] = %@", [color1 isEqual:color2] ? @"YES" : @"NO");

// 打印结果如下：
color1 == color2 = NO
[color1 isEqual:color2] = YES

总结：

1、==
判断指针指向的地址，即指针值，是否相等
①对于基本类型, ==运算符比较的是值;
②对于对象类型, ==运算符比较的是对象的地址(即是否为同一对象)）

2、isEqualToString
直接判断字符串内容是否相等

3、isEqual
先判断两个对象的地址是否相同，再判断类型是否一致，然后再判断对象的具体内容是否一致
//情况①：地址相同则肯定相等；
//情况②：地址不同时候，如果类型一致且里面的内容相等，则也算相等

2.1、苹果官方重写isEqual 的demo

isEqual：先判断两个对象的地址是否相同(采用==)，再判断类型是否一致(采用isKindOfClass)，然后再判断对象的具体内容是否一致

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
- (BOOL)isEqual:(id)object {
    if (self == object) {
        return YES;
    }

    if (![object isKindOfClass:[Person class]]) {
        return NO;
    }

    return [self isEqualToPerson:(Person *)object];
}

- (BOOL)isEqualToPerson:(Person *)person {
    if (!person) {
        return NO;
    }

    BOOL haveEqualNames = (!self.name && !person.name) || 
      										[self.name isEqualToString:person.name];
    BOOL haveEqualBirthdays = (!self.birthday && !person.birthday) || 
      										[self.birthday isEqualToDate:person.birthday];

    return haveEqualNames && haveEqualBirthdays;
}

附：通过重写isEqual，我们可以做到对象的判等可以完全由您决定, 即使两个完全不同的对象。

2.2、==、 isEqualToString、isEqual验证示例

equal

四、weak

以下内容来自： iOS weak关键字实现原理

  • 1、weak关键字修饰对象的【初始化及重新赋值】实现原理
  • 2、weak关键字是如何保证在weak对象执行语句时内存对象不被释放的呢？
  • 3、当weak对象指向的内存对象被释放后，weak对象自动置为nil。原理是怎样？

1、weak关键字修饰对象初始化及重新赋值实现原理

objc_initWeak：当初始化一个weak对象并将内存对象赋值给该weak对象时会调用该方法。

objc_storeWeak：当为一个weak对象赋新值时会调用该方法。

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
objc_initWeak(id *location, id newObj)
{
    //对内存对象进行非nil判断
    if (!newObj) {
        *location = nil;
        return nil;
    }
    
    //调用storeWeak方法，三个参数的意义在storeWeak方法中描述
    return storeWeak<false/*old*/, true/*new*/, true/*crash*/>
        (location, (objc_object*)newObj);
}
1
2
3
4
5
6
objc_storeWeak(id *location, id newObj)
{
    //调用storeWeak方法，三个参数的意义在storeWeak方法中描述
    return storeWeak<true/*old*/, true/*new*/, true/*crash*/>
        (location, (objc_object *)newObj);
}

由官方文档可知，无论是初始化weak对象还是为weak对象赋值，最终都会调用到 storeWeak方法，不同点在于，二者传入三个模板值不同。

如果weak对象与旧内存对象的关联，则先调用weak_unregister_no_lock，将weak对象与旧内存对象解除指向关系。

然后在将weak对象与旧内存对象的关联解除后，就调用 weak_register_no_lock方法将weak对象与新内存对象进行关联

至此，weak关键字修饰对象的初始化和重新赋值流程就完成了。

2、weak关键字是如何保证在weak对象执行语句时内存对象不被释放的呢？

问：weak关键字是如何保证【在weak对象执行语句时】内存对象【不被释放】的呢？

答：其实很简单，就是对内存对象进行计数增加。

每次在使用weak对象时，都相当于调用一次 objc_loadWeak。

在weak对象执行的语句中，weak对象所指向的内存对象计数会+1，这样就保证在语句中不会发生执行一半而释放内存对象的问题。

3、当weak对象指向的内存对象被释放后，weak对象自动置为nil。原理是怎样？

当内存对象释放时，会调用到一个叫weak_claer_no_lock的方法。在 weak_claer_no_lock方法中，会进行对weak对象的置空操作。

4、Weak-Strong搭配使用的误解

在使用Block时，我们可以使用weak关键字来避免外部变量被Block强引用而导致的循环引用，同时为了Block中的代码能够正常执行，许多开发者提出了Weak-Strong搭配使用的方式，类似如下：

1
2
3
4
5
6
7
8
{
    __weak typeof(self) weakSelf = self;
    self.block = ^{
        __strong typeof(weakSelf) strongSelf = weakSelf;
        [strongSelf test1];
        [strongSelf test2];
    };
}

以上代码相对于单独使用weak来说还是有好处的，使用Weak-Strong搭配的方式的话，可以保证在执行 [strongSelf test1]和 [strongSelf test2]时，是向同一对象发送消息。

为什么这么说呢？当开始执行Block语句时，若self还存在，那么strongSelf可以保证在整个Block代码块中不会被释放，即使Block中调用无数次strongSelf，strongSelf也不会因为多线程而在半途被释放；若开始执行Block时，self已经被释放，那么之后所有的消息都会被发送至nil。所以Weak-Strong搭配可以保证Block中语句被处理为一个事务。

1
2
3
4
5
6
7
{
    __weak typeof(self) weakSelf = self;
    self.block = ^{
        [weakSelf test1];	// 可能这时候self还没释放，有值。
        [weakSelf test2];	// 而到这时候self刚好释放，为ni。导致Block中语句不是被发送给同一对象去处理。
    };
}

所以说，Weak-Strong并不能保证Block中语句一定会被执行，它只能保证Block中语句作为一个事务被发送到同一对象处。只要理解了weak实现原理，我们就能明白何时单独使用weak也能完成代码功能，而何时必须使用Weak-Strong来保证代码事务能力。

5、weak关键字涉及到的数据结构

略。请查看 iOS weak关键字实现原理

1、SideTables

SideTables本质上是一个全局的 StripedMap。而StripedMap本质是一个数组。

在 SideTables中， Item类型为 SideTable

2、SideTable

SideTable中包含三个元素，分别是 1.自旋锁 2.记录对象引用计数的字典 3.记录对象弱引用信息的数据结构 weak_table_t。

3、weak_table_t

weak_table_t本质上是一个数组，其中每个Item为 weak_entry_t。

4、weak_entry_t

weak_entry_t就比较有意思了，它本质上是个字典。其中的key值为对象，而value对应为一个数组，数组中保存的值均为 weak_referrer_t类型的数据。

5、weak_referrer_t

weak_referrer_t本质上是 objc_object **，即Objective-C对象的地址。

所以，weak_entry_tvalue数组中，每一个Item均为一个地址，即weak对象的地址。

在项目中有某个功能需要用到多个delegate对象，这就需要把delegate放到容器中，但又只能弱引用weak保存delegate，否则会导致delegate对象不能被释放。所以，我们的需求就是希望能在容器中只保存弱引用的delegate对象。

在OC中Foundation框架中的常用容器类（NSSet，NSDictionary，NSArray）及其可变子类在加入元素时，均会对元素进行强引用。有的时候（比如持有多个Delegate对象时），希望有对应的弱引用容器使用。

支持弱引用的容器类，有如下：

[NSHashTable weakObjectsHashTable]

[NSPointerArray weakObjectsPointerArray]

[NSPointerArray pointerArrayWithOptions:]

详见：YYKit学习笔记之NSHashTable与NSMapTable

其他参考：

*在iOS项目开发过程中，我们经常会使用到NSSet、NSArray、NSDictionary三个类，它们为我们设计较友好的数据结构时提供了很方便的方法*

对于NSSet来说，object是强引用的，和NSDictionary中的value是一样的。而NSDictionary中的key则是copy的，因此当开发者想要使NSSet的objects或者NSDictionary的values为weak，或者NSDictionary使用没有实现协议的对象作为key时，比较麻烦（需要使用NSValue的方法valueWithNonretainedObject）。
还好苹果为我们提供了相对于NSSet和NSDictionary更通用的两个类NSHashTable和NSMapTable。

关联对象实现原理

iOS底层原理总结 - 关联对象实现原理

关联对象并不是存储在被关联对象本身内存中，而是存储在全局的统一的一个AssociationsManager中，如果设置关联对象为nil，就相当于是移除关联对象。

回过头来看objc_AssociationPolicy policy 参数: 属性以什么形式保存的策略。

1
2
3
4
5
6
7
8
typedef OBJC_ENUM(uintptr_t, objc_AssociationPolicy) {
    OBJC_ASSOCIATION_ASSIGN = 0,  // 指定一个弱引用相关联的对象
    OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC = 1, // 指定相关对象的强引用，非原子性
    OBJC_ASSOCIATION_COPY_NONATOMIC = 3,  // 指定相关的对象被复制，非原子性
    OBJC_ASSOCIATION_RETAIN = 01401,  // 指定相关对象的强引用，原子性
    OBJC_ASSOCIATION_COPY = 01403     // 指定相关的对象被复制，原子性   
};
复制代码

我们会发现其中只有RETAIN和COPY而为什么没有weak呢？

NSPointerArray

1、NSPointerArray

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
- (instancetype)init {
  if (self = [super init]) {
    _delegates = [NSPointerArray weakObjectsPointerArray];
  }
  return self;
}

// 添加对象指针
- (void)addDelegate:(id)delegate {
  [_delegates addPointer:(__bridge void*)delegate];
}
// 和 NSArray在概念上不一样的地方是，NSPointerArray需要添加的是对象的指针地址，尽管他俩都是在操作指针。所以在添加对象时，需要将其转换为指针类型，__bridge转换十分具有 CoreFoundation特色


// 移除对象指针
- (void)removeDelegate:(id)delegate {
  NSUInteger index = [self indexOfDelegate:delegate];
  if (index != NSNotFound) {
    [_delegates removePointerAtIndex:index];
  }
  [_delegates compact];
}

- (NSUInteger)indexOfDelegate:(id)delegate {
  for (NSUInteger i = 0; i < _delegates.count; i += 1) {
    if ([_delegates pointerAtIndex:i] == (__bridge void*)delegate) {
      return i;
    }
  }
  return NSNotFound;
}