ARC

一、简介

在Objective-C中采用Automatic Reference Counting （ARC）机制，是编译器特性，让编译器来进行内存管理。ARC是LLVM编译器和Runtime系统相互协作的一个结果,ARC利用LLVM编译器自动帮我们生成release、retain、autorelease代码，像弱引用这样又是利用Runtime在程序运行过程中监控到对象销毁的时候将指向对象的弱引用清空。

在Xcode4.2或以上版本，只要将编译器选项中设置ARC为有效状态（操作如下图），编译器将自动在代码合适的地方插入retain、release、autorelease代码，就无需再次手动输入，这在降低程序崩溃、内存泄漏等风险的同时，很大程度上减少了开发程序的工作量。

Snip20170604_4.png

编译器完全清楚目标对象，并能立刻释放那些不再被使用的对象（判断原则：只要还有一个强指针变量指向对象，对象就会保持在内存中；只要没有强指针变量指向对象，就默认该对象不再需要被使用，该对象就会被释放）。

如此一来，应用程序将具有可预测性，且能流畅运行，速度也将大幅提升。

二、ARC下的所有权修饰符

__strong

• _strong修饰符是id类型和对象类型默认的所有权修饰符。也就是说，id和对象类型在没有明确指定所有权修饰符时，默认为__strong修饰符。下面两行代码相同。

  id obj = [[NSObject alloc]init];
  id __strong obj = [[NSObject alloc]init];

• 修饰的变量的初始化为nil。以下两行代码相同。

  id  __strong obj0;
  id  __strong obj0 = nil;

• 持有强引用的变量在超出其作用域时被废弃，同时释放其引用的对象
• 当需要释放强引用指向的对象时，需要将强引用置nil。

__weak

• 弱引用不增加对象的引用计数，不能持有对象实例。
• 对象在被dealloc时，会查看SideTable结构体里面存储weak的散列表weak_table，根据对象的地址取出weak清空，由此指向它的弱引用被置nil（zeroing weak pointer），防止野指针产生。
• 弱引用一般用于处理循环引用问题，如在delegate关系中防止循环引用或者用来修饰指向由Interface Builder编辑生成的UI控件。

__unsafe_unretained

• __unsafe_unretained修饰的变量不属于编译器的内存管理对象，可理解为MRC时代的assign
• 不增加所引用对象的引用计数值，但是不保证指针指向的可访问性（对象在被dealloc时，指向它的弱引用不会自动被置nil，存在野指针情况）

MRC

在引入ARC之前((2012年发布)Xcode4.2之前版本)，OC的内存管理需要由开发人员手动维护，需要程序员自己编写release、retain等代码。

一、引用计数的存储

OC中内存的管理是依赖对象的引用计数器（占用四个字节）来进行的.OC中每个对象都有一个与之对应的整数，叫“引用计数器”。

• 在64bit下，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。
• isa共用体中的extra_rc里面存储的值是引用计数器减1
• 如果引用计数器过大无法存储在isa中，那么isa共用体中的has_sidetable_rc就为1，那么引用计数会存储在一个叫SideTable的类的属性中。refcnts是一个存放着对象引用计数的散列表。(weak_table是存放着弱指针的散列表，当对象被dealloc是，会找到这个散列表，将当前对象对应的弱引用清空，同时也会把引用计数表里面存放的引用计数擦除掉)

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

二、MRC下的引用计数式内存管理

• 当使用alloc/new/copy/mutableCopy等方法生成并持有一个对象之后引用计数器值默认为1；
• 给对象发送一条retain消息也可以持有对象，引用计数值+1，并返回当前对象；
• 当给对象发送一条release消息之后它的引用计数器值减1；
• 给对象发送retainCount消息（不准确，就算一个对象已经释放，retainCount的值也可能是1），可以获得当前的引用计数值。

三、对象是否被销毁的判断

当一个对象的引用计数器值为0时，这个对象占用的内存就会被系统回收，对象即将被销毁时系统会自动给对象发送一条dealloc消息废弃对象。因此，根据deallloc方法有没有被调用就可以判断出对象是否被销毁。

四、防止野指针

如果一个对象被释放后，那么最后引用它的变量需要手动设置为nil（空指针：给空指针发送消息不会报错），否则可能造成野指针错误。（只要一个对象对释放了，我们就称这个对象为“僵尸对象”，当一个指针指向一个僵尸对象，我们就称这个指针为野指针，如果给一个野指针发送消息会报错）

五、MRC内存管理原则

对象之间可能交叉引用，此时需要遵循一个法则：谁创建，谁释放

六、autorelease

autoreleasepool的本质

将如下代码转成c++代码：

  @autoreleasepool {
        LZPerson *person = [[[LZPerson alloc] init] autorelease];
    }

 struct __AtAutoreleasePool {
    __AtAutoreleasePool() { // 构造函数，在创建结构体的时候调用
        atautoreleasepoolobj = objc_autoreleasePoolPush();
    }
 
    ~__AtAutoreleasePool() { // 析构函数，在结构体销毁的时候调用
        objc_autoreleasePoolPop(atautoreleasepoolobj);
    }
 
    void * atautoreleasepoolobj;
 };
 
 {
    __AtAutoreleasePool __autoreleasepool;
    LZPerson *person = ((LZPerson *(*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend)((id)((LZPerson *(*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend)((id)((LZPerson *(*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend)((id)objc_getClass("LZPerson"), sel_registerName("alloc")), sel_registerName("init")), sel_registerName("autorelease"));
 }

由此可知，autoreleasepool本质上是一个__AtAutoreleasePool类型的结构体，在结构体内部定义了一个构造函数和析构函数，还有一个void*类型的指针atautoreleasepoolobj，在使用autoreleasepool的时候会在大括号开始的时候声明一个局部变量__autoreleasepool，在定义局部变量的时候会调用结构体内部的构造函数objc_autoreleasePoolPush(),在大括号结束的时候会调用析构函数objc_autoreleasePoolPop()。因此上述代码的本质可以说是如下：

 atautoreleasepoolobj = objc_autoreleasePoolPush();
 LZPerson *person = [[[LZPerson alloc] init] autorelease];
 objc_autoreleasePoolPop(atautoreleasepoolobj);

通过查看runtime源码可知：objc_autoreleasePoolPush()函数会调用AutoreleasePage类的push方法,objc_autoreleasePoolPop()函数会调用AutoreleasePage类的pop方法。因此得出结论：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。

AutoreleasePoolPage的结构

每个AutoreleasePoolPage对象占用4096字节内存，除了用来存放它内部的成员变量，剩下的空间用来存放autorelease对象的地址,所有的AutoreleasePoolPage对象通过双向链表的形式连接在一起。其中child成员变量指向的是下一个AutoreleasePoolPage对象，parent成员变量指向的是上一个AutoreleasePoolPage对象，第一个AutoreleasePoolPage对象的parent是空的，最后一个AutoreleasePoolPage对象的child是空的。

屏幕快照 2018-08-01 上午9.37.18.png

• 调用push方法会将一个POOL_BOUNDARY入栈，并且返回其存放的内存地址。
• 调用autorelease方法的对象的地址会依次被存放在AutoreleasePage对象的剩余的内存地址中，如果这个AutoreleasePage的内存不够了，会创建新的AutoreleasePage对象存放。
• 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，直到遇到这个POOL_BOUNDARY。
  id *next指向了下一个能存放autorelease对象地址的区域。
• 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);

extern void _objc_autoreleasePoolPrint(void);
int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        MJPerson *p1 = [[[MJPerson alloc] init] autorelease];
        MJPerson *p2 = [[[MJPerson alloc] init] autorelease];
        _objc_autoreleasePoolPrint();
    }
    return 0;
}

打印结果：
/*
objc[65454]: ##############
objc[65454]: AUTORELEASE POOLS for thread 0x100390380
objc[65454]: 3 releases pending.  
objc[65454]: [0x100804000]  ................  PAGE  (hot) (cold)
objc[65454]: [0x100804038]  ################  POOL 0x100804038
objc[65454]: [0x100804040]       0x10055c000  MJPerson
objc[65454]: [0x100804048]       0x1005573f0  MJPerson
objc[65454]: ##############

*/

autorelease对象会在什么时机被调用release

• 如果autorelease对象是直接被autoreleasepool包住，那会在大括号结束的时候调用release。
• 会在某一次runloop睡眠或者退出的时候调用release。
  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()

方法里有局部对象， 出了方法后会立即释放吗

• 如果局部对象是在方法结束的时候调用release释放，那会立马释放。
• 如果局部对象是以调用autorelease的方式释放，那会在所属的那一次runloop睡眠或者退出的时候释放。

自动释放池有如下两种写法：

//1、 利用NSAutoreleasePool类
NSAutoreleasePool *pool = [[NSAutoreleasePool alloc]init];
id obj = [[NSObject alloc]init];
[obj autorelease];
[pool drain];//在执行这行代码时，会给obj发送一条release消息
// 2、@autoreleasepool关键字声明一个代码块
@autoreleasepool{
     id obj = [[NSObject alloc]init];
     [obj autorelease];
}

autorelease使用注意点：

• autorelease方法会返回对象本身，并且不会改变对象的引用计数器，只是将这个对象放到自动释放池中；
• 自动释放池实质是当自动释放池销毁之后，调用release方法，但是不一定能够销毁对象，例如：当对象引用计数器值大于1时，该对象就无法销毁；
• 由于自动释放池最后统一销毁对象，因此如果一个操作比较占用内存，例如：对象较多或者对象占用资源较多，最好不要放到自动释放池或者放到多个自动释放池；
• OC中类库的类方法一般都不需要手动释放，因为内部已经调用了autorelease方法；内部实现代码如下：

  -(id)object{
      id obj = [[NSObject alloc]init];
      [obj autorelease];
      return obj;
}

property修饰符

一、 访问权限修饰符：readwrite | readonly

• readwrite(默认):表明这个属性是可读可写的，系统为我们生成这个属性的setter和getter方法。
• readonly:表明这个属性只能读不能写，系统只为我们生成一个getter方法，不会生成setter方法

二、 指定getter和setter方法名称修饰符：

getter=和setter=这两个属性修饰符用于设置自定义生成的getter和setter方法名，使用之后将不再使用系统默认的setter和getter方法名。使用代码演示如下：

@property(getter = getMethodName, setter = setMethodName) Object *obj;

三、内存管理修饰符

• assign（默认）:表示直接赋值，用于基本数据类型(NSInteger和CGFloat)和C数据类型(如int, float, double, char等)另外还有id类型，这个修饰符不会牵涉到内存管理。但是如果是对象类型，使用此修饰符则可能会导致内存泄漏或EXC_BAD_ACCESS错误
• retain:用于MRC，会自动生成setter/getter方法内存管理的代码，针对对象类型进行内存管理。如果对基本数据类型使用，则Xcode会直接报错。当给对象类型使用此修饰符时，setter方法会先将旧的对象属性release掉，再对新的对象进行一次赋值并进行一次retain操作。retain修饰的属性生成的setter方法示例如下：

@property(retain) Object *obj;
//setter方法
-(void)setObj:(Object *)obj{
       if(_obj != obj){
        [_obj release];
        _obj = [obj retain];
     }
}

• strong（默认）:用于ARC，对应MRC中的retain，强引用,修饰对象类型的属性
• copy:主要用在NSString类型，表示复制内容。block一般使用copy关键字。
• weak（ARC下）：弱引用,修饰对象类型的属性,和(MRC下)assign类似，只是单纯引用某个对象，但是并未拥有该对象即一个对象被持有无数个弱引用，只要没有强引用指向它，那么它就会被清除释放。当weak指向的内存释放掉后自动置为nil，防止野指针。代理和UI控件都使用weak修饰。

四、原子性修饰符:atomic | nonatomic

• atomic（默认）:这个属性会给setter方法加锁，保证程序在多线程下，编译器会自动生成自旋锁代码，避免该变量的读写不同步问题，提供多线程安全，即多线程中只能有一个线程对它进行访问。缺点是atomic需要消耗大量的资源，执行效率低。
• nonatomic:非原子性，非线程安全，多个线程可以同时对其进行访问，使用该属性编译器不会生成加锁代码，提高性能和效率，使用频率高，一般都是放弃安全，提高性能。