iOS-浅谈内存管理
2018-09-01 本文已影响61人
梦蕊dream
前言：本文简述内存管理相关内容，如有错误请留言指正。
第一部分-定时器
1.1 NSTimer和CADisplayLink
NSTimer和CADisplayLink 是基于RunLoop的计时器
Q：NSTimer和target造成循环引用怎么解决？
//造成循环引用，控制器强引用timer
self.timer = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:1.0 target:[Proxy proxyWithTarget:self] selector:@selector(timerTest) userInfo:nil repeats:YES];
解决方法1：使用__weak搭配block来使用。
__weak typeof(self) weakSelf = self;
self.timer = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:1.0 repeats:YES block:^(NSTimer * _Nonnull timer) {
[weakSelf timerTest];
}];
解决方案2：消息转发机制
@interface Proxy : NSObject
+ (instancetype)proxyWithTarget:(id)target;
@property (weak, nonatomic) id target;
@end
#import "Proxy.h"
@implementation Proxy
+ (instancetype)proxyWithTarget:(id)target
{
Proxy *proxy = [[Proxy alloc] init];
proxy.target = target;
return proxy;
}
- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector
{
return self.target;
}
@end
// 保证调用频率和屏幕的刷帧频率一致，60FPS
self.link = [CADisplayLink displayLinkWithTarget:[Proxy proxyWithTarget:self] selector:@selector(linkTest)];
[self.link addToRunLoop:[NSRunLoop mainRunLoop] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
self.timer = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:1.0 target:[Proxy proxyWithTarget:self] selector:@selector(timerTest) userInfo:nil repeats:YES];
解决方案3：NSProxy
NSProxy和NSObject都是基类，NSProxy专门做消息转发的
@interface Proxy : NSProxy
+ (instancetype)proxyWithTarget:(id)target;
@property (weak, nonatomic) id target;
@end
#import "Proxy.h"
@implementation Proxy
+ (instancetype)proxyWithTarget:(id)target{
// NSProxy对象不需要调用init，因为它本来就没有init方法
Proxy *proxy = [Proxy alloc];
proxy.target = target;
return proxy;
}
- (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)sel{
return [self.target methodSignatureForSelector:sel];
}
- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)invocation{
[invocation invokeWithTarget:self.target];
}
@end
self.timer = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:1.0 target:[Proxy proxyWithTarget:self] selector:@selector(timerTest) userInfo:nil repeats:YES];
1.2 GCD定时器
NSTimer依赖于RunLoop，如果RunLoop的任务过于繁重，可能会导致NSTimer不准时。
GCD定时器和系统内核挂钩，不依赖RunLoop，GCD的定时器会更加准时。
GCD定时器使用：
封装GCD定时器demo代码：
#import <Foundation/Foundation.h>
@interface Timer : NSObject
+ (NSString *)execTask:(void(^)(void))task
start:(NSTimeInterval)start
interval:(NSTimeInterval)interval
repeats:(BOOL)repeats
async:(BOOL)async;
+ (NSString *)execTask:(id)target
selector:(SEL)selector
start:(NSTimeInterval)start
interval:(NSTimeInterval)interval
repeats:(BOOL)repeats
async:(BOOL)async;
+ (void)cancelTask:(NSString *)name;
@end
#import "Timer.h"
@implementation Timer
static NSMutableDictionary *timers_;
dispatch_semaphore_t semaphore_;
+ (void)initialize
{
static dispatch_once_t onceToken;
dispatch_once(&onceToken, ^{
timers_ = [NSMutableDictionary dictionary];
semaphore_ = dispatch_semaphore_create(1);
});
}
+ (NSString *)execTask:(void (^)(void))task start:(NSTimeInterval)start interval:(NSTimeInterval)interval repeats:(BOOL)repeats async:(BOOL)async
{
if (!task || start < 0 || (interval <= 0 && repeats)) return nil;
// 队列
dispatch_queue_t queue = async ? dispatch_get_global_queue(0, 0) : dispatch_get_main_queue();
// 创建定时器
dispatch_source_t timer = dispatch_source_create(DISPATCH_SOURCE_TYPE_TIMER, 0, 0, queue);
// 设置时间
dispatch_source_set_timer(timer,
dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, start * NSEC_PER_SEC),
interval * NSEC_PER_SEC, 0);
dispatch_semaphore_wait(semaphore_, DISPATCH_TIME_FOREVER);
// 定时器的唯一标识
NSString *name = [NSString stringWithFormat:@"%zd", timers_.count];
// 存放到字典中
timers_[name] = timer;
dispatch_semaphore_signal(semaphore_);
// 设置回调
dispatch_source_set_event_handler(timer, ^{
task();
if (!repeats) { // 不重复的任务
[self cancelTask:name];
}
});
// 启动定时器
dispatch_resume(timer);
return name;
}
+ (NSString *)execTask:(id)target selector:(SEL)selector start:(NSTimeInterval)start interval:(NSTimeInterval)interval repeats:(BOOL)repeats async:(BOOL)async
{
if (!target || !selector) return nil;
return [self execTask:^{
if ([target respondsToSelector:selector]) {
#pragma clang diagnostic push
#pragma clang diagnostic ignored "-Warc-performSelector-leaks"
[target performSelector:selector];
#pragma clang diagnostic pop
}
} start:start interval:interval repeats:repeats async:async];
}
+ (void)cancelTask:(NSString *)name
{
if (name.length == 0) return;
dispatch_semaphore_wait(semaphore_, DISPATCH_TIME_FOREVER);
dispatch_source_t timer = timers_[name];
if (timer) {
dispatch_source_cancel(timer);
[timers_ removeObjectForKey:name];
}
dispatch_semaphore_signal(semaphore_);
}
@end
外部调用：
self.task = [Timer execTask:self
selector:@selector(doTask)
start:2.0
interval:1.0
repeats:YES
async:NO];
self.task = [Timer execTask:^{
NSLog(@"111111 - %@", [NSThread currentThread]);
} start:2.0 interval:-10 repeats:NO async:NO];
1.3 内存布局
内存分为：代码段、数据段、堆区、栈区、内核区
- 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
内存布局图
第二部分-copy
iOS提供了2个拷贝方法：
- 1.copy，不可变拷贝，产生不可变副本
- 2.mutableCopy，可变拷贝，产生可变副本
- 不可变对象copy，返回本身
深拷贝和浅拷贝
- 1.深拷贝：内容拷贝，产生新的对象
- 2.浅拷贝：指针拷贝，没有产生新的对象
copy
不可变对象的拷贝：
image.png
可变对象的拷贝：
可变对象的拷贝
第三部分-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，当引用计数减为0，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对象的引用计数-1
内存管理的经验总结
- 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
- 想拥有某个对象，就让它的引用计数+1；不想再拥有某个对象，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);
2.1 引用计数存储
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
refcnts是一个存放着对象引用计数的散列表
sideTable
第四部分-weak/autorelease
4.1 weak指针实现原理
在clearDeallocating()根据当前对象的地址值，根据哈希查找，找到对应的引用计数和弱引用，给清除掉
弱引用存在哈希表中，销毁时取出当前对象的弱引用表，把弱引用都清除掉。
当一个对象要释放时，会自动调用dealloc，接下的调用轨迹是
- dealloc
- _objc_rootDealloc
- rootDealloc
- object_dispose
- objc_destructInstance、free
objc_destructInstance
Q：ARC帮我们做了什么？
LLVM编译器 + Runtime系统，相互协作的
ARC自动生成retain、release、autorelease
4.2 autorelease
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
源码截取
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
- 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
AutoreleasePoolPage的结构
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()
