iOS MRC/ARC内存管理基础篇

1. 引用计数(Reference Count)

• 也叫保留计数（retain count），表示对象被引用的次数。一个简单而有效的管理对象生命周期的方式
• C++11中的智能指针,微软的COM,OC都是使用这个技术来实现内存管理的
• oc中,每一个对象都会有一个记录引用次数的属性(retainCount),可以用[object valueForKey:@"retainCount"]等方式获取对象的引用计数

2. OC内存管理三个进程(针对Cocoa类,CFType不包含在内)

MRC中内存管理规则:

• alloc ,new创建一个对象obj1,会自动让对象的引用计数为1
• 当我们需要用一个新的指针pointer1指向上面创建的对象obj1的时候,除了赋值,还需要手动调用[obj1 retain]或者[obj1 copy]手动修改对象的引用计数加1
• 在要超出指针pointer1的作用域的时候,我们需要让手动调用[pointer1 release],让引用计数减1

autorelease和Autoreleasepool:

• 参考资料1- Objective-C Autorelease Pool 的实现原理
• 参考资料2 - 黑幕背后的Autorelease
• Autoreleasepool使用场景
• autoreleased 对象释放时机: 是在当前的runloop迭代结束时释放的，而它能够释放的原因是系统在每个runloop迭代中都加入了自动释放池Push和Pop

Autoreleasepool理解

• 每一个线程的 autoreleasepool 其实就是一个指针的堆栈；
• 每一个指针代表一个需要 release 的对象或者 POOL_SENTINEL（哨兵对象，代表一个 autoreleasepool 的边界）；
• 一个 pool token 就是这个 pool 所对应的 POOL_SENTINEL 的内存地址。当这个 pool 被 pop 的时候，所有内存地址在 pool token 之后的对象都会被 release ；
• 这个堆栈被划分成了一个以 page 为结点的双向链表。pages 会在必要的时候动态地增加或删除；
• ARC下，我们使用@autoreleasepool{} 来使用一个AutoreleasePool，随后编译器将其改写成下面的样子,而这两个函数都是对AutoreleasePoolPage的简单封装，所以自动释放机制的核心就在于这个类

// {}中的代码
void *context = objc_autoreleasePoolPush();
objc_autoreleasePoolPop(context);

• AutoreleasePool并没有单独的结构，而是由若干个AutoreleasePoolPage以双向链表
  的形式组合而成

• 一个空的 AutoreleasePoolPage 的内存结构如下图所示：

  
  image.png

magic 用来校验 AutoreleasePoolPage 的结构是否完整；
next 指向最新添加的 autoreleased 对象的下一个位置，初始化时指向 begin() ；
thread 指向当前线程,所以AutoreleasePool是按线程一一对应的
parent 指向父结点，第一个结点的 parent 值为 nil ；
child 指向子结点，最后一个结点的 child 值为 nil ；
depth 代表深度，从 0 开始，往后递增 1；
hiwat 代表 high water mark 。
另外，当 next == begin() 时，表示 AutoreleasePoolPage 为空；当 next == end() 时，表示 AutoreleasePoolPage 已满。

ARC下的内存管理:

• 底层依然是引用计数的东西,只不过编译器帮我们在适当的位置添加MRC中管理引用计数的代码而已
• 编译器会在编译阶段以恰当的时间与地方给我们填上原本需要手写的retain、release、autorelease等内存管理代码，所以ARC并非运行时的特性，也不是如java中的GC运行时的垃圾回收系统；因此，我们也可以知道，ARC其实是处于编译器的特性。
• ARC是编译器的特性，但也包含了运行期组件，所执行的优化很有意义。解释如下:原文 链接
  image.png

3. CoreFoundation的内存管理

Core Foundation 对象必须使用CFRetain和CFRelease来进行内存管理。

实际上 Core Foundation 对象使用的 CFRetain 和 CFRelease 方法，可以认为与 Objective-C 对象的 retain 和 release 方法等价，所以我们可以以 MRC 的方式进行类似管理,有一个小习惯注意养成CFRelease (cfobj)之前,判断cfobj是否为nil,不为nil时再调用release

当使用Objective-C 和 Core Foundation 对象相互转换的时候，怎么处理?

必须让编译器知道，到底由谁来负责释放对象，是否交给ARC处理。只有正确的处理，才能避免内存泄漏和double free导致程序崩溃。

__bridge：只做类型转换，不
修改相关对象的引用计数,不修改所有权. 例如:原来对象是 Core Foundation ,那么对象在不用时，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

__bridge_transfer：类型转换后，将相关对象的引用计数交给对方权限管理

我们根据具体的业务逻辑，合理使用上面的三种转换关键字，就可以解决 Core Foundation 对象与 Objective-C 对象相对转换的问题了。

4.其他小知识点:

• alloc ,new,copy,retain会让引用计数器加1 , 用release,autorelease对引用计数器做减1操作
• MRC中一定要在delloc中对对象做一次release,然后最后调用super dealloc;ARC中不需要,也不能调用super dealloc
• ARC
• 只支持cocoa框架下面的对象,也就是所以继承自NSObjec的类的实例对象
• 不支持CoreFoundation框架下面的东西,CF的内存管理,需要手动管理,调用CFRelease(<#CFTypeRef cf#>) 和CFRetain(<#CFTypeRef cf#>)等方法管理

5.MRC下写set,init等方法:

- (instancetype)initWithName:(NSString *)name dog:(Dog *)dog
{
    if (self = [super init]) {
        // init方法中不需要判断_name和name是否不同,因为只会在初始化的时候调用一次
        _name = [name copy];
        _dog = [dog retain];
    }
    return self;
}

- (void)setDog:(Dog *)dog
{
    if (_dog != dog) {
        // 因为用不到旧的dog了,所以对旧的dog做一次release,
        [_dog release];
        
        // 要强引用新的dog,对新的dog做一次retain,
        _dog = [dog retain];
    }
}

- (void)setAge:(NSInteger)age
{
    _age = age; // 基本数据类型,不需要自己管理内存
}

- (NSString *)name
{
    return _name;
}

// MRC中一定要在delloc中对对象做一次release,然后最后调用super dealloc;ARC中不需要,也不能调用super dealloc
- (void)dealloc
{
    [_dog release];
    [_name release];
    [super dealloc];

}