面试题：Objective-C元编程中如何利用关联对象实现动态添加属性及数据类型的影响

Question

在Objective-C元编程中，使用关联对象（associated objects）为一个类动态添加属性。请详细说明实现步骤，并且阐述如果添加的属性是自定义数据类型，在内存管理和数据一致性方面需要注意哪些问题，写出关键代码示例。

Answer 1

实现步骤

1. 导入头文件：在实现文件中导入#import <objc/runtime.h>，该头文件提供了关联对象相关的函数。
2. 定义关联的key：使用static const void *定义一个静态常量作为关联的key，用于唯一标识关联的对象。
3. 实现属性的setter和getter方法：在类的分类（category）中实现自定义属性的setter和getter方法。在setter方法中使用objc_setAssociatedObject函数来设置关联对象，在getter方法中使用objc_getAssociatedObject函数来获取关联对象。

自定义数据类型在内存管理和数据一致性方面的注意事项

1. 内存管理：
   • 所有权关系：需要明确关联对象的所有权关系。objc_setAssociatedObject函数的policy参数决定了关联对象的内存管理策略，如OBJC_ASSOCIATION_ASSIGN（弱引用，不增加引用计数）、OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC（强引用，非原子性）、OBJC_ASSOCIATION_COPY_NONATOMIC（拷贝，非原子性）等。对于自定义数据类型，如果希望对象在关联期间保持存活，通常使用OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC或OBJC_ASSOCIATION_COPY_NONATOMIC。
   • 释放时机：当关联对象的所有者被释放时，要确保关联对象也能正确释放，避免内存泄漏。如果使用OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC等强引用策略，关联对象会在所有者释放时自动释放。
2. 数据一致性：
   • 线程安全：如果在多线程环境下访问关联的自定义数据类型，需要考虑数据一致性问题。可以使用锁（如@synchronized）或原子操作来确保在多线程访问时数据的正确性。
   • 数据更新：在对关联的自定义数据类型进行修改时，要确保所有依赖该数据的部分都能得到通知并进行相应更新，以保持数据的一致性。

关键代码示例

#import <objc/runtime.h>
#import <Foundation/Foundation.h>

// 自定义数据类型
@interface CustomDataType : NSObject
@property (nonatomic, strong) NSString *data;
@end

@implementation CustomDataType
@end

@interface NSObject (DynamicProperty)
@property (nonatomic, strong) CustomDataType *customProperty;
@end

@implementation NSObject (DynamicProperty)
static const void *CustomPropertyKey = &CustomPropertyKey;

- (void)setCustomProperty:(CustomDataType *)customProperty {
    objc_setAssociatedObject(self, CustomPropertyKey, customProperty, OBJC_ASSOCIATION_RETAIN_NONATOMIC);
}

- (CustomDataType *)customProperty {
    return objc_getAssociatedObject(self, CustomPropertyKey);
}
@end

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        NSObject *obj = [[NSObject alloc] init];
        CustomDataType *customData = [[CustomDataType alloc] init];
        customData.data = @"Some data";
        obj.customProperty = customData;
        NSLog(@"Custom property data: %@", obj.customProperty.data);
    }
    return 0;
}