iOS内存管理

2019-06-16  本文已影响0人  kim_xx

苹果在iOS4之后推出了自动引用计数方案，由编译器来管理对象的声明周期，让编程人员专注于业务逻辑，有效的降低了内存泄露和出错的概率，但是我们在享受便利的同时，真的理解了引用计数的工作原理了吗？

理解

从一个很形象的例子中了解引用计数的工作原理：
第一个员工上班，需要打开照明设备，接着第二个员工过来需要照明，第三个员工过来也需要照明，到下班的时候，第一个员工离开，不需要照明，第二个员工离开，也不再需要照明，最后一个员工离开，此时办公室里面已经没有员工需要照明设备了，所以需要关掉照明设备。
在Objective-C中，照明设备就是对象，人就是使用对象的环境，对应关系是：

对照明设备所做的动作 对Objective-C对象所做的动作
开灯 生成对象
需要照明 持有对象
不需要照明 释放对象
关灯 废弃对象

对内存管理的思考方式

对于引用计数式的内存管理方式，应该从这个角度去理解，而不是关注于引用计数，对象操作与Objective-C方法的对应关系如下：

对照明设备所做的动作 对Objective-C对象所做的动作
生成并持有对象 alloc/new/copy/mutableCopy 方法
持有对象 retain 方法
释放对象 release 方法
废弃对象 dealloc 方法
自己生成的对象，自己所持有
// [NSObject alloc] 生成对象，并将指向这个对象的指针赋值给obj，此时obj持有对象
id obj = [[NSObject alloc] init];

new方法和alloc方法一样，copy方法和mutableCopy方法会生成并持有对象的副本，不同的是copy方法生成的是不可变对象，mutableCopy方法生成的是可变对象

非自己生成的对象，自己也能持有

除了上边几个生成对象的方法之外，其他方法生成的对象都不是自己生成的，因为非自己生成并持有，所以自己不是该对象的持有者。

// 非自己生成并持有的对象，对象被赋值个obj，但obj自己并不持有该对象
id obj = [NSMutableArray array];
// 持有对象
[obj retain];

这种情况是如何实现的呢？

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

autorelease提供这样的功能，使对象在超出指定的生存范围内能够自动并正确的释放。也就是说使用obj能够取得对象的存在，但是自己并不持有对象。

不再需要自己持有的对象时释放
// 自己生成并持有对象
id obj = [[NSObject alloc] init];
/*
 * 释放对象
 * 指向对象的指针仍然被保留在变量obj中
 * 但对象一旦被释放，绝对不可以访问
 */ 
[obj release];
无法释放非自己持有的对象

当持有者是自己时，在不需要该对象时，需要将其释放，但是释放非自己持有的对象时，会造成应用程序崩溃，例如释放了已经释放的对象：

 // 自己生成并持有对象
 id obj = [[NSObject alloc] init];
 // 释放对象
 [obj release];
 // 释放之后再次释放已非自己持有的对象，程序会崩溃
 [obj release];

所有权修饰符

在ARC有效时，其类型必须附加所有权修饰符，所有权修饰符一共有4中：

__strong 修饰符

__strong是id类型和对象类型默认的所有权修饰符

id obj = [[NSObject alloc] init];
// 等同于
id __strong obj = [[NSObject alloc] init];

__strong 修饰符表示对象的强引用，持有强引用的变量在超出其作用域是被废弃，随着强引用的实效，引用对象会随之释放。

{
     // 自己生成并持有对象
     id __strong obj = [[NSObject alloc] init];
}
// 因为变量obj超过其作用域，强引用实效，所以自动释放自己持有的对象，对象的所有者不存在，因此废弃该对象。

__strong 修饰符和__weak、__autoreleasing，可以保证将附有这些修饰符的自动变量初始化为nil.

__weak 修饰符

表示对象的弱引用，可以获取到对象，但不持有对象实例，这样可以解决对象循环引用的问题。
另外，在持有某对象的弱引用时，若该对象废弃，则此弱引用将自动失效且处于nil被赋值的状态。

id __weak obj1 = nil;
{
    id __strong obj0 = [[NSObject alloc] init];
    obj1 = obj0;
    NSLog(@"A: %@", obj1);
}
NSLog(@"B: %@", obj1);

此代码的执行结果如下：

A: <NSObject: 0x753e180>
B: (null)

在__weak的实现层面

/* 编译器模拟代码 */
id obj1;
obj1 = 0;
objc_storeWeak(&obj1, obj);
objc_storeWeak(&obj1, 0);

objc_storeWeak函数把第二个参数的赋值对象的地址作为键值，将第一个参数的附有__weak修饰符的变量的地址注册到weak表中。如果第二个参数为0，则把变量的地址从weak表中删除。由于一个对象可以同时赋值给多个附有__weak修饰符的变量中，所以对于一个键值，可注册多个变量地址，这也是面试中经常会遇到的问题：weak的实现原理？

__unsafe_unretained 修饰符

是不安全的修饰符，附有__unsafe_unretained修饰符的遍历不属于编译器的内存管理对象。相较于__weak修饰符修饰的变量，被释放的对象，不会将nil赋值给变量，所以在访问已经废弃的对象的时候，在个别状况下回崩溃。

__autoreleasing 修饰符

在ARC有效时，不能直接使用autorelease方法，也不能使用 NSAutoreleasePool 类。

// ARC无效时
NSAutoreleasePool *pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init];
id obj = [[NSObject alloc] init];
[obj autorelease];
[pool drain];

// 对应 ARC有效时
@autoreleasepool {
    id __autoreleasing obj = [[NSObject alloc] init];
}

在访问附有 __weak 修饰符的变量时，实际上必定要访问注册到 autoreleasepool 的对象。为什么呢？因为__weak修饰符只持有对象的弱引用，而在访问对象的过程中，该对象有可能被废弃，如果把要访问的对象注册到autoreleasepool中，那么在@autoreleasepool块结束之前都能确保该对象存在。

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