iOS - 内存管理(ARC)

2018-01-17 本文已影响0人壮骨

历史

苹果在 2011 年的时候，在 WWDC 大会上提出了自动的引用计数（ARC）。ARC 背后的原理是依赖编译器的静态分析能力，通过在编译时找出合理的插入引用计数管理代码.
2014 年的 WWDC 大会上，苹果推出了 Swift 语言，而该语言仍然使用 ARC 技术，作为其内存管理方式。

1.引用计数

1.1什么是引用计数

引用计数（Reference Count）是一个简单而有效的管理对象生命周期的方式。当我们创建一个新对象的时候，它的引用计数为 1，当有一个新的指针指向这个对象时，我们将其引用计数加 1，当某个指针不再指向这个对象是，我们将其引用计数减 1，当对象的引用计数变为 0 时，说明这个对象不再被任何指针指向了，这个时候我们就可以将对象销毁，回收内存。

引用计数

2.ARC的内存管理

ARC 能够解决 iOS 开发中 90% 的内存管理问题，但是另外还有 10% 内存管理，是需要开发者自己处理的，这主要就是与底层 Core Foundation 对象交互的那部分，底层的 Core Foundation 对象由于不在 ARC 的管理下，所以需要自己维护这些对象的引用计数。

内存管理问题
1.循环引用(block,代理)
2.Core Foundation 对象需要手动管理计数器

2.1 循环引用

引用计数这种管理内存的方式虽然使开发变得简便，但是也有瑕疵,那就是不能很好解决循环引用.

循环引用

上图所示:对象A和对象B 相互引用成为成员变量,，只有当对象A销毁时,才会对对象A中所以成员变量引用计数-1.因为对象A的销毁依赖于对象B的销毁，对象B的销毁依赖于对象A的销毁.那么就造成了循环引用。即使这两个对象在在其他地方已经没有任何指针调用它们,它们依旧不会释放.
上述问题不单只是在两个对象之间出现,只有是多个对象中出现了相互持有引用的情况下,都会出现循环引用

解决方法:

主动断开循环引用
因为是相互引用造成的循环引用，那么只要在不再需要使用这个对象时，将其主动断开引用

主动断开

代码示例

@property (nonatomic,copy) void(^testBlock)(void);

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    self.testBlock = ^{
        //当你在快中主动调用self时 Xcode会提示你 出现循环引用 这里只是为了测试
        NSLog(@"%@",self);
    };
    self.testBlock();
}
- (void)viewWillDisappear:(BOOL)animated{
    [super viewWillDisappear:animated];
    self.testBlock = nil;
    NSLog(@"viewWillDisappear");
}
- (void)dealloc {
    NSLog(@"TestViewController -- dealloc");
}

上述代码中在 viewDidLoad 中 self引用 testBlock 作为成员变量 , testBlock 值中调用self, 那么就造成了循环引用. 所以我们假设在 viewWillDisappear 中不再需要使用 testBlock 所以将值设为nil, 那么testBlock 中就不再调用self了, 所以最后self走了dealloc方法

image.png

主动断开循环引用这种操作依赖开发中手动操作，这样感觉像回到了 MRC年代 谁创建谁释放 的年代，依赖于开发者自己知道什么时候不再需要，主动断开. 所以这种方法不常用.

使用弱引用
弱引用虽然持有对象，但是并不增加引用计数，这样就避免了循环引用的产生。在 iOS 开发中，弱引用通常在 delegate 模式中使用。

弱引用

声明属性时将其修饰为弱引用

    @property (nonatomic,weak) id<TestDelegate> delegate;

如果block中调用到相互持有的对象那么将其弱引用就不会造成循环引用

    __weak typeof(self) weakSelf = self;
    self.testBlock = ^{
        NSLog(@"%@",weakSelf);
    };
    self.testBlock();

弱引用的实现原理

弱引用的实现原理是这样，系统对于每一个有弱引用的对象，都维护一个表来记录它所有的弱引用的指针地址。这样，当一个对象的引用计数为 0 时，系统就通过这张表，找到所有的弱引用指针，继而把它们都置成 nil。

从这个原理中，我们可以看出，弱引用的使用是有额外的开销的。虽然这个开销很小，但是如果一个地方我们肯定它不需要弱引用的特性，就不应该盲目使用弱引用。举个例子，有人喜欢在手写界面的时候，将所有界面元素都设置成 weak 的，这某种程度上与 Xcode 通过 Storyboard 拖拽生成的新变量是一致的。但是我个人认为这样做并不太合适。因为:

我们在创建这个对象时，需要注意临时使用一个强引用持有它，否则因为 weak 变量并不持有对象，就会造成一个对象刚被创建就销毁掉。

大部分 ViewController 的视图对象的生命周期与 ViewController 本身是一致的，没有必要额外做这个事情。

早先苹果这么设计，是有历史原因的。在早年，当时系统收到 Memory Warning 的时候，ViewController 的 View 会被 unLoad 掉。这个时候，使用 weak 的视图变量是有用的，可以保持这些内存被回收。但是这个设计已经被废弃了，替代方案是将相关视图的 CALayer 对应的 CABackingStore 类型的内存区会被标记成 volatile 类型，详见《再见，viewDidUnload方法》。

2.2 Core Foundation 对象需要手动管理计数器

一般来说,以CF开头的系统API都是 CoreFoundation框架的
手动管理,说白了,就是谁创建,谁销毁
创建两个CF对象

// 创建一个 CFStringRef 对象
CFStringRef strRef= CFStringCreateWithCString(kCFAllocatorDefault, “hello world", kCFStringEncodingUTF8);
// 创建一个 CTFontRef 对象
CTFontRef fontRef = CTFontCreateWithName((CFStringRef)@"ArialMT", fontSize, NULL);

创建完后两个对象引用计数器 = 1
当这两个对象不需要再使用时，那么就需要调用 CFRelease 来使计数器-1

CFRelease(strRef);
CFRelease(fontRef);

手动管理计数器

所以对于底层 Core Foundation 对象，我们只需要延续以前手工管理引用计数的办法即可。
其实Core 开头的框架很多有会 retain 和 release 方法，所以我们一般在使用结束后,将创建出来的core对象release一次.

除此之外，还有另外一个问题需要解决。在 ARC 下，我们有时需要将一个 Core Foundation 对象转换成一个 Objective-C 对象，这个时候我们需要告诉编译器，转换过程中的引用计数需要做如何的调整。这就引入了bridge相关的关键字，以下是这些关键字的说明：

__bridge: 只做类型转换，不修改相关对象的引用计数，原来的 Core Foundation 对象在不用-时，需要调用 CFRelease 方法。

__bridge_retained：类型转换后，将相关对象的引用计数加 1，原来的 Core Foundation 对象在不用时，需要调用 CFRelease 方法。

__bridge_transfer：类型转换后，将该对象的引用计数交给 ARC 管理，Core Foundation 对象在不用时，不再需要调用 CFRelease 方法。
我们根据具体的业务逻辑，合理使用上面的 3 种转换关键字，就可以解决 Core Foundation 对象与 Objective-C 对象相对转换的问题了。

使用 Xcode 检测循环引用
在Xcode的的菜单栏中选择：Product -> Profile，然后选择 “Leaks”，再点击右下角的”Choose” 按钮开始检测。如下图