iOS内存管理

2018-12-12 本文已影响44人 KeepOnline

内存管理相关面试题

1.使用CADisplayLink、NSTimer有什么注意点？
2.介绍下内存的几大区域
3.讲一下你对 iOS 内存管理的理解
4.ARC 都帮我们做了什么？
5.weak 指针的实现原理
6.autorelease 在什么时机会被释放
7.方法里有局部对象，出了方法后会立即释放吗？

CADisplayLine、NSTimer使用注意：

CADisplayLine、NSTimer会对target产生强引用，如果target对他们也产生强引用，那么就会造成循环引用

解决方案:

使用block

    __weak typeof(self) weakSelf = self;
    self.timer = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterVal:2.0 repeats:YES block:^(NSTimer * _Nonnull timer) {
        [weakSelf test];
    }];

使用代理对象（NSProxy）

    + (instancetype)proxyWithTarget:(id)target {
        KPLTimerProxy *proxy = [self alloc];
        proxy.target = target;
        return proxy;
    }
    
    - (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)sel {
        return [self.target methodSignatureForSelector:sel];
    }
    
    - (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)invocation {
        [invocation invokeWithTarget:self.target];
    }

    KPLTimerProxy *proxy = [KPLTimerProxy proxyWithTarget:self];
    self.timer = [NSTimer scheduledTimerWithATimeInterval:2.0 target:proxy selector:@selector(test) userInfo:nil repeats:YES];

GCD定时器：

1.NSTimer依赖于RunLoop，如果RunLoop的任务过于繁重，可能会导致NSTimer不准时
2.GCD的定时器会更加准时

    // 创建一个定时器
    dispatch_source_t timer = dispatch_source_create(DISPATCH_SOURCE_TYPE_TIMER, 0, 0, queue);
    // 设置时间（start是几秒后开始执行，interval是时间间隔）
    dispatch_source_set_timer(timer, dispatch_timer(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(start * NSEC_PER_SEC)), (uint64_t)(interval * NSEC_PER_SEC), 0);
    // 设置回调
    dispatch_source_set_event_handler(tiemr, ^{
        
    });
    // 启动定时器
    dispatch_resume(timer);

iOS程序的内存布局:

iOS内存布局.png

代码段: 编译之后的代码
数据段:(字符串常量:比如 NSString *str = @"123"; 、已初始化数据:已初始化的全局变量、静态变量等、未初始化数据:未初始化的全局变量、静态变量等)
栈:函数调用开销，比如局部变量。分配的内存空间地址越来越小
堆:通过alloc、malloc、calloc等动态分配的空间，分配的内存空间地址越来越大

Tagged Pointer

从64bit开始，iOS引入了Tagged Pointer技术，用于优化NSNumber、NSDate、NSString等小对象的存储
在没有使用Tagged Pointer之前，NSNumber等对象需要动态分配内存、维护引用计数等，NSNumber指针存储的是NSNumber对象的地址值
使用Tagged Pointer之后，NSNumber指针里面存储的数据变成了：Tag + Data，也就是将数据直接存了指针中
当对象指针的最低有效位是1，则改制镇为Tagged Pointer
当指针不够存储数据时，才会使用动态分配内存的方式来存储数据
objc_msgSend能识别Tagged Pointer，比如NSNumber的intValue方法，直接从指针提取数据，节省了以前的调用开销

面试题

代码段a:

    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(0, 0);
    for (int i = 0; i < 1000; i++) {
        dispatch_async(queue, ^{
            self.name = [NSString stringWithFormat:@"abkcikiifjjdj"];
        });
    }

代码段b:

    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue;
    dispatch_async(queue, ^{
        self.name = [NSString stringWithFormat:@"abc"];
    });

name属性使用copy或者strong修饰

当使用copy修饰时，系统生成set方法为：

    - (void)setName:(NSString *)name {
        if (_name != name) {
            [_name release];    
            _name = [name copy];
        }
    }

当使用strong修饰时，系统生成set方法为：

    - (void)setName:(NSString *)name {
        if (_name != name) {
            [_name release];
            _name = [name retain];
        }
    }

代码段a执行后会出现坏内存访问导致的闪退现象：

原因：异步同时执行任务，所以会出现同时调用setName方法的情况，当同时调用setName方法时，会执行多次 [_name release] 导致 _name已经释放掉了，还再拿来使用的情况`

代码段b没有问题

原因：Tagged Pointer 技术, 数据存储方式为Data + Tag, 存储在指针中

OC对象的内存管理

在iOS中，使用引用计数来管理OC对象的内存
一个新创建的OC对象引用计数默认是1，当引用计数为0时，OC对象就会销毁，释放其占用的内存空间
调用retain会让OC对象的引用计数+1，调用release会让OC对象的引用计-1
内存管理的总结经验
- 当调用alloc、new、copy、mutableCopy方法返回了一个对象，在不需要这个对象时，要调用release或者autorelease来释放它
- 想要拥有某个对象，就让他的引用计数+1，不想在拥有某个对象，就让它的引用计数-1
- 可以通过以下私有函数来查看自动释放池的情况
```
    extern void _objc_autoreleasePoolPrint(void);
```

引用计数的存储

在64bit中，引用计数可以直接存储在优化过的isa指针中，也可能存储在SideTable类中

    struct SideTable {
        spinlock_t slock;
        RefcountMap refcnts;
        weak_table_t weak_table;
    }

refcnts是一个存放着对象引用计数的散列表

dealloc

当一个对象要释放时，会自动调用dealloc，接下来的调用轨迹是：
- dealloc
- _objc_rootDealloc
- rootDealloc
- object_dispose
- objc_destructInstance、free

    void *objc_destructInstance(id obj) {
        bool cxx = obj->hasCxxDtor();
        bool assoc = obj->hasAssociatedObjects();
        
        if (cxx) object_cxxDestruct(obj); // 清除成员变量
        if (assoc) _object_remove_assocations(obj); 
        obj->clearDeallocating();  // 将指向当前对象的弱指针置为nil
    
    }

自动释放池

自动释放池的主要底层数据结构是：__AtAutoreleasePool、AutoreleasePoolPage
调用了autorelease的对象最终都是通过AutoreleasePoolPage对象来管理的

源码分析

clang重写@autoreleasepool
objc4源码：NSObject.mm

    magic_t const magic;
    id *next;
    pthread_t const thread;
    AutoreleasePoolPage * const parent;
    AutoreleasePoolPage *child;
    uint32_t const depth;
    uint32_t hiwat;

AutoreleasePoolPage 的结构

调用push方法会讲一个POOL_BOUNDARY入栈，并且返回其存放的内存地址
调用pop方法时传入一个POOL_BOUNDARY的内存地址，会从最后一个入栈的对象开始发送release消息，知道遇到这个POOL_BOUNDARY
id *next 指向了下一个能存放autorelease对象地址的区域

Runloop和Autorelease

iOS在主线程的Runloop中注册了2个Observer
- 第1个Observer监听了kCFRunLoopEntry事件，会调用objc_autoreleasePoolPush()
- 第2个Observer
  - 监听了kCFRunLoopBeforeWaiting事件，会调用objc_autoreleasePoolPop()、objc_autoreleasePoolPush()
  - 监听了kCFRunLoopBeforeExit事件，会调用objc_autoreleasePoolPop()