Objective-C 内存管理（上）学习笔记

2016-01-20 本文已影响531人半纸渊

一.开篇之初

内存管理解决的问题就是：

1）防止野指针的生成
（野指针：指向变量的指针还存在，但是所指向的内存已经被释放，此时的指针就变成了野指针 -- 没有指向 “ 内容 ” 的指针）

2）防止出现内存泄漏
（内存泄漏：指向内存空间的指针已经被释放，但是该指针指向的内存空间还在内存中存在（被占用） -- 没有 “ 地址 ” 的内存）

3）合理使用内存，防止有限内存的大量消耗
Objective-C的内存管理有三种，其中iOS中能用的，就是MRC（手动引用计数）和ARC（自动引用计数，官方推荐使用）；而另外一个垃圾回收机制，只能用在OS X系统中。
内存管理管理的范围是，Objective-C 对象（基本数据类型由系统自动管理）。
MRC是基于引用计数的内存管理，是否释放内存取决于引用计数是否为0；但注意，真正要研究并不是引用计数，而是对象是否被持有的问题。
ARC是基于自动引用计数的内存管理，是否释放内存取决于对象是否还有强引用指向；真正研究的是，对象的所有权问题。（所有权的概念是ARC中引入的）

二.内存管理的思考方式

引自：《Objective-C高级编程 iOS与OS X多线程和内存管理》

自己生成的对象，自己所持有
非自己生成的对象，自己也能持有
自己持有的对象不再需要时释放
非自己持有的对象无法释放

换个方式来解读：

自己申请的内存，自己所掌管（拥有）
不是自己申请的内存，自己也可以掌管（拥有）
自己掌管（拥有）的内存不再需要时就释放（free）
不是自己掌管（拥有）的内存，无法释放(free)

三.MRC（Manual Reference Counting）内存管理

--> 小小结 <--

MRC模式下对象什么时候被销毁？引用计数值为0的时候。
MRC使用的管理内存的基本方法和属性：
- 四个方法 --> retain/release/dealloc/autorelease/
- 一个属性 --> retainCount（记录引用计数值）
 <----均定义在 NSObject.h 中---->

//define OBJC_ARC_UNAVAILABLE __attribute__((unavailable("not available in automatic reference counting mode")))
- (instancetype)retain OBJC_ARC_UNAVAILABLE;
- (oneway void)release OBJC_ARC_UNAVAILABLE;
- (instancetype)autorelease OBJC_ARC_UNAVAILABLE;
- (NSUInteger)retainCount OBJC_ARC_UNAVAILABLE;
- (struct _NSZone *)zone OBJC_ARC_UNAVAILABLE;

谁retain，谁release
retain既是把retainCount值加 1； release既是把retainCount值减 1
dealloc只有在 retainCount = 0 的时候，由系统自动调用
autorelease是把对象加进自动释放池中，由系统自动为池中的对象发送release消息

问题 1：什么是引用计数（Reference Counting）？
引用计数 ?

这里的“计数”表明必然会有一个东西（变量）来记录引用的变化，而在OC里这个变量就是retainCount；那么还有一个问题就是通过什么方式来操作这个变量，OC里就是retain（引用次数加 1），release（引用计数减 1 ）方法。

引用计数：就是分配的 内存区块 被 多少个 OC对象所持有（掌管；保持且拥有），间接表示就是retainCount值的大小。

注：对象，指人可以识别的东西，具备属性、收发信息、处理信息；而从系统的角度看，操作对象就是操作一块内存。（可能不是很准确......）

问题 2 ：引用计数如何管理OC对象？
首先明确，引用计数的变化是被持有者的变化。
那么问题就是怎样持有对象（持有内存）?
持有：就是可以访问内存，且可以进行读写操作，而一般是通过内存的首地址进行内存的访问，就是指针访问。
而OC中一般用来分配内存的的函数是alloc/new/copy/mutablecopy(当然还有clloc...等等)，它们返回的都是指针，就是使用他们来生成对象并持有对象的。
问题 3：持有？释放？销毁？对象... , 请看下表：

OC操作方法	对象的操作	retainCount
alloc/new/copy/mutablecopy等	生成并持有对象	1？
retain	持有对象	+1
release	释放对象	-1
dealloc	销毁对象	此时该值没有意义
autorelease	在自动释放池结束时，为里面的对象发送一条release消息	(all object) -1

上面涉及的方法定义如下（NSOject.h）：

//define OBJC_SWIFT_UNAVAILABLE(_msg) __attribute__((availability(swift, unavailable, message=_msg)))
+ (instancetype)new OBJC_SWIFT_UNAVAILABLE("use object initializers instead");
+ (instancetype)alloc OBJC_SWIFT_UNAVAILABLE("use object initializers instead");
- (void)dealloc OBJC_SWIFT_UNAVAILABLE("use 'deinit' to define a de-initializer");

- (id)copy;
- (id)mutableCopy;

问题 4：什么是自动释放池？
自动释放池：在自动释放池结束时，系统自动为里面的对象发送一条release消息（when the pool itself is drained）
要使用自动释放池就要使用NSAutoreleasePool对象

NSAutoreleasePool

NSAutoreleasePool它的方法

使用方法：
创建一个NSAutoreleasePool对象
NSAutoreleasePool *pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init];
添加要释放的对象进NSAutoreleasePool对象中
id obj = [NSString alloc] initWithstring:@"objective-c pool"];
[obj autorelease];或[pool addObject:obj]; --- 1
释放NSAutoreleasePool对象
[pool drain];等同于[pool release]; --- 2

注意：
1 --> 建议使用autorelease方法，因为后面的方法会导致同一个对象被多次加入自动释放池中。

addObject:方法
2 --> 虽然两个方法效果等同，但还是建议使用自动释放池专门的drain方法。
drain方法

补充autorelease方法

autorelease方法

问题 5：MRC下如何防止野指针访问?
野指针访问：指向的内存空间已经被释放了，但是指针还指向着已经被释放的内存，此时的指针就是野指针。
访问了不存在的内存，当然会引起程序崩溃
修改Xcode工程为MRC模式

开启对应targets的僵尸对象检测，详细步骤如下：

选择Edit Scheme

勾选僵尸对象检测

情况 1：过快释放了对象（不要理retaiinCount把注意力放在对象被持有的个数上）
retainCount的补充：

只能用在调试阶段，值是不可靠的
程序代码和运行结果

tesh.m

main.m

指向异常的代码

问题 6：MRC下如何防止内存泄漏？
自己生成的对象，自己所持有
非自己生成的对象，自己也能持有
自己持有的对象不再需要时释放
非自己持有的对象无法释放

补充：

持有对象

运行结果

疑问：mArrayCopy的retainCount是2 ?被持有者有两个？

再来一次release

从这里就可以证明了，cope出来的新对象只是被mArrayCopy自己所持有而已，所以当release一次的时候对象已经被释放了，如果再release就是野指针访问了（注：直接看持有者有多少）。

代码：

    /**
     *  alloc就是分配内存的意思，返回了一个指向内存首地址的指针
     */
    NSMutableArray *mArrayAlloc = [[NSMutableArray alloc] init];  // mArrayAlloc 持有对象
    /**
     *  new 就相当于alloc+init,但是new有可能会返回同一个对象，所以并不建议使用
     */
    NSMutableArray *mArrayNew = [NSMutableArray new];   // mArrayNew 持有对象
    
    /**
     *  copy是一个实例方法，具体如下：
     *  - (id)copy
     *  Returns the object returned by copyWithZone:.
     *  - (id)copyWithZone:(NSZone *)zone
     *  Returns a new instance that’s a copy of the receiver.
     *  ---new instance 就表明了创建了一个新的内存，并返回首地址（id 相当于 void *）
     */
    NSMutableArray *mArrayCopy = [mArrayAlloc copy];   //mArrayCopy 持有了对象
    
    /**
     *  Returns the object returned by mutableCopyWithZone:.
     *  - (id)mutableCopy
     *  - (id)mutableCopyWithZone:(NSZone *)zone
     *  Returns a new instance that’s a mutable copy of the receiver.
     *  ---new instance 就表明了创建了一个新的内存，并返回首地址（id 相当于 void *）
     */
    NSMutableArray *mArrayMutablecopy = [mArrayNew mutableCopy];//mArrayMutablecopy 持有了对象