iOS开发笔记（一）：内存管理

时间  2019-12-04
标签 ios 开发 笔记 内存 管理 栏目 iOS 繁體版
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这是个人第一篇文章，有什么不对的地方还烦请你们指出啦，总以为作开发颇有必要作笔记，方便记录本身的所得也能与你们探讨，可是以前一直比较懒因此无所做为，那接下来的时间一块儿好好努力吧各位加油加油。编程

1.总起

1.1 了解内存管理

了解内存管理的最普通的方式是考虑全部权。若是Manny对Jack曾说过alloc，retain或者copy，则表示Manny已经宣称对Jack的全部权。多个对象能够同时拥有Jack，但每一个对象只负责正确地管理本身对Jack的全部权，最终释放Jack是每一个Jack全部者的责任，而Jack的非全部者永远不须要释放Jack。只要全部拥有Jack全部权的对象都以这种方式执行，Jack就不会泄漏也不会有任何指向Jack的指针留下来摇晃。安全

1.2 相关知识点

  • 野指针：指针变量没有进行初始化或指向的空间已经释放。多线程

    • 使用野指针调用对象方法，会报异常，程序崩溃。
    • 一般在调用完release方法后，把保存对象指针的地址清空（不是销毁对象，引用计数为0时才会调用dealloc销毁对象），赋值为nil，但OC中没有空指针异常，因此[nil retain]调用方法不会有异常。

  • 内存泄漏：框架

    • 在ARC自动引用计数模式下，形成内存泄漏的状况：函数

      • 如Person *person = [Person new];（对象指针提早赋值nil或者清空，⚠️提早）在栈区中的person已经释放，而堆区new产生的对象尚未释放，就会形成内存泄漏。

    • 在MRC手动引用计数模式下，形成内存泄漏的状况：优化

      • 没有配对释放，不符合内存管理原则。
      • 对象指针提早赋值nil或者清空，致使release不起做用。

  • 僵尸对象：堆中已经被释放的对象（retainCount=0）。atom

  • 空指针：指针赋值为空（nil）。spa

提醒

一个变量的名称，包括实例变量，只是一个指针。当你向该指针发送消息时，你实际上就是经过该指针将消息发送到它指向的对象。内存管理的规则是关于对象的原则，而不是关于名称、引用或指针的规则。你不能递增或递减一个指针的保留计数，由于没有这个东西。指针所占用的内存是自动管理的(并且很小)。内存管理所关注的是指针所指向的对象。.net

2.MRC

2.1 实现原理

Objective-C对象中保存着引用计数这一整数值。调用alloc或者retain方法后，引用计数+1。调用release后，引用计数-1。引用计数为0时，调用dealloc方法废弃对象。线程

2.2 相关操做

对象操做 Objective-C方法 引用计数
生成并持有对象 alloc/new/copy/mutablecopy 1
持有对象 retain +1
释放对象 release -1
废弃对象 dealloc 0

2.3 内存管理的思考方式

  • 本身生成的对象，本身持有

    NSObject *obj = [[NSObject alloc] init];
  [obj retain];
  NSLog(@"obj - %lu",[obj retainCount]);
复制代码

  • 非本身生成的对象，本身也能持有

    id obj = [NSMutableArray array];
  [obj retain];
  NSLog(@"obj - %lu",[obj retainCount]);
复制代码

  • 再也不须要本身持有的对象时释放

    NSObject *obj = [[NSObject alloc] init];//本身生成本身持有
  [obj retain];
  NSObject *obj2 = [obj retain];//非本身生成，本身持有
  [obj release];
  [obj2 release];
  NSLog(@"obj - %lu",[obj retainCount]);
复制代码

  • 非本身持有的对象本身没法释放

    id obj = [NSMutableArray array];
  [obj release];
复制代码

提醒

MRC下对象的引用计数能够经过[object retainCount]方法得到。

2.4 NSAutoreleasePool

autorelease故名思议就是自动释放，看上去很像ARC，但其实更相似于C语言中的局部变量，也就是说，超出变量做用域的时候将自动被废弃，但这里与C语言不一样的是，编程人员能够手动设置其做用域。 autorelease的具体使用方法以下：

  • 生成并持有NSAutoreleasePool对象
  • 调用已分配的autorelease方法
  • 废弃NSAutoreleasePool对象

NSAutoreleasePool对象的生命周期至关于C语言变量的做用域，对于全部调用过autorelease方法的对象，在废弃NSAutoreleasePool对象时，都将对对象统一调用release方法，代码以下所示：

NSAutoreleasePool *pool = [[NSAutoreleasePool alloc]init] ;
id obj = [ [NSObject alloc]init];
[obj autorelease] ;
[pool drain];
复制代码

提醒

在Cocoa框架中，若是不是使用alloc/new/copy/mutablecopy这几个方法返回的对象，其他方法返回的对象都将自动注册到NSAutoreleasePool中，id array = [NSMutableArray arrayWithCapacity:10];其实也就等同于：id array = [[[NSMutableArray alloc] initWithCapacity:1] autorelease];

3.ARC

ARC是Objective-C编译器的特性，而不是运行时特性或者垃圾回收机制，ARC所作的只不过是在代码编译时为你自动在什么时候的位置插入release或者autorelease，减小了开发的工做量。但咱们有时仍须要四种全部权修饰符来配合ARC来进行内存管理。

3.1 四种全部权修饰符

  • __strong：强引用，持有所指向对象的全部权，无修饰符状况下的默认值。如需强制释放，可置nil（这里先建立一个指针，将新的值retain一次，将指针动态指向新的值，并将旧的值release一次）。

    NSObject *obj = [[NSObject alloc]init];
  //他们是等价的
  NSObject __strong *obj = [[NSObject alloc]init];
复制代码

  • __weak：弱引用，不持有所指向对象的全部权，引用指向的对象内存被回收以后，引用自己会置nil，避免野指针.避免循环引用，会将对象注册到autoreleasepool（既不保留新值，也不释放旧值，动态地将指针指向新的值，若是这个值刚被dealloc，就会将指针更新为一个nil指针）。

  • unsafe_unretained：至关于assign。直接赋值。引用计数不变。他会发生野指针现象。因此不安全。不像weak，当指向的对象为空的时候，将指针置为nil。

  • _autoreleasing：将对象赋值给附有 _ autoreleasing 修饰符的变量等同于ARC 无效时调用对象的autorelease方法。

    @autoreleasepool {
  	id __autoreleasing obj = [[NSObject alloc] init];
  }
复制代码

3.2 底层实现

  • __strong底层实现

    • alloc/new/copy/mutablecopy状况下

      //alloc为例的模拟底层代码为：
  id __Strong obj = [[NSObject alloc] init];
  id obj = objc_msgSend(NSobject, @selector(alloc));
  objc_msgSend(obj, @selector(init));
  objc_release(obj);

  //编译器自动帮咱们加入了release，来释放对象
复制代码

    • 非alloc/new/copy/mutablecopy状况下

      //array为例的模拟底层代码为：
  id obj = objc_msgSend(NSMutableArray, @selector(array));
  objc_retainAutoreleasedReturnValue(obj);
  objc_release(obj);
  
  //objc_retainAutoreleasedReturnValue(obj)是主要用于最优化程序运行
  
  //array方法的底层模拟为：
  id obj = objc_msgSend(NSmutableArray,@selector(alloc));
  objc_msgSend(obj,@selector(init));
  return objc_autorealeaseReturnValue(obj);
复制代码

      objc_autorealeaseReturnValue(obj)与objc_retainAutoreleasedReturnValue(obj)是成对的,objc_autorealeaseReturnValue(obj)会把对象注册到autorealeasepool中，可是若是它检测到方法执行列表中出现objc_retainAutoreleasedReturnValue(obj)方法，那么就不会将返回的对象注册到autorealeasepool，而是直接传递到方法和函数的调用方。这样直接传递能够达到最优化。

  • __weak底层实现

    • __weak源码

      id __weak obj1 = obj;
  
  //模拟代码
  id obj1;
  obj1 = 0;
  objc_storeWeak(&obj1,obj);
  objc_destoryWeak(&obj1);  等同于objc_storeWeak(&obj1,0);
复制代码

      objc_storeWeak(&obj1,obj)函数将第二个参数的赋值对象的地址做为键值，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，若是第二个参数为0，则把变量的地址从weak中删除。一个键值能够注册多个变量的地址因而可知，若是大量的weak变量，则会消耗CPU资源，因此weak 只用来避免循环引用。

    • __weak与@autoreleasepool

      id __weak obj1 = obj;
  NSLog(@"%@",obj1);
  
  //模拟代码
  id obj1;
  objc_initWeak(&obj1,obj);
  id temp = objc_loadWeakRetained(&obj1);
  objc_autorelease(temp);
  NSLog(@"%@",temp);
  objc_destoryWeak(&obj1);
复制代码

      因此在@autorealeasepool块结束前能够放心使用weak修饰变量

    • __autoreleasing底层实现

      将对象赋值给附有__autoreleasing修饰符的变量等同于ARC无效时，调用对象的autorelease方法。

      • 使用alloc/new/copy/mutableCopy时

        @autoreleasepool {
  	id __autoreleasing obj = [[NSObject alloc] init];
  }
  
  //模拟代码
  id pool = objc_autoreleasePoolPush();
  id obj = objc_msgSend(NSObject, @selector(alloc));
  objc_msgSend(obj, @selector(init));
  objc_autorelease(obj);
  objc_autoreleasPoolPop(pool);
复制代码

      • 使用alloc/new/copy/mutableCopy之外的方法时

        @autoreleasepool {
    	id __autoreleasing obj = [NSMutableArray array];
  }
  
  // 模拟代码
  id pool = objc_autoreleasePoolPush();
  id obj = objc_msgSend(NSMutableArray,@selector(array));
  objc_retainAutoreleasedReturnValue(obj);
  objc_autorelease(obj);
  objc_autoreleasPoolPop(pool);
  // 虽然 obj 持有对象的方法变为 objc_retainAutoreleasedReturnValue， 可是将 obj 所引用的对象注册到 autoreleasepool 中的方法并无改变
复制代码

      关于@autoreleasepool，在ARC下应该使用@autoreleasepool而不是NSAutoreleasePool，@autoreleasepool的具体实现将在以后的文章中继续探讨。

3.3 使用规则

  • 不能使用retain/release/retainCount/autorelease
  • 不重载dealloc（若是是释放对象内存之外的处理，是能够重载该函数的，可是不能调用[super dealloc]）
  • 不能使用NSAllocateObject, NSDeallocateObject
  • 不能在C结构体中使用对象指针
  • id与void *间的若是cast时须要用特定的方法（__bridge关键字）
  • 不能使用NSAutoReleasePool，而须要使用@autoreleasepool块
  • 不能使用区域（NSZone）

4.属性的内存管理

ObjC2.0引入了@property，提供成员变量访问方法、权限、环境、内存管理类型的声明，下面主要说明ARC中属性的内存管理。属性的参数分为三类，基本数据类型默认为(atomic,readwrite,assign)，对象类型默认为(atomic,readwrite,strong)，其中第三个参数就是该属性的内存管理方式修饰，修饰词能够是如下之一：

  • assign

    直接赋值，通常用来修饰基本数据类型。固然也能够修饰ObjC对象，可是不推荐，由于被assign修饰的对象释放后，指针仍是指向释放前的内存，在后续操做中可能会致使内存问题引起崩溃。

    @property (nonatomic, assign) NSInteger count;
复制代码

  • retain

    retain和strong同样，都用来修饰ObjC对象，使用set方法赋值时，实质上是会先保留新值，再释放旧值，再设置新值，避免新旧值同样时致使对象被释放的的问题。

    //MRC写法以下
  - (void)setCount:(NSObject *)count {
  		[count retain];
   		[_count release];
   		_count = count;
   	}
   
 	//ARC对应写法
 	- (void)setCount:(NSObject *)count {
  		_count = count;
  	}
复制代码

  • copy

    通常用来修饰String、Dict、Array等须要保护其封装性的对象，尤为是在其内容可变的状况下，所以会拷贝（深拷贝）一分内容給属性使用，避免可能形成的对源内容进行改动。使用set方法赋值时，实质上是会先拷贝新值，再释放旧值，再设置新值。实际上，遵照NSCopying的对象均可以使用copy，固然，若是你肯定是要共用同一份可变内容，你也可使用strong或retain。

  • weak

    ARC新引入修饰词，可代替assign，比assign多增长一个特性（置nil)。weak和strong同样用来修饰ObjC对象。使用set方法赋值时，实质上不保留新值，也不释放旧值，只设置新值。

    @property (weak) id<MyDelegate> delegate;
复制代码

  • strong

    ARC新引入修饰词，可代替retain，ARC通常都写strong。

    Person *per = [[Person alloc] init];

    self.person = per;

    若是是strong，对象的retainCount为2，若是为weak，对象的retainCount为1。

  • unsafe_unretained

    等价于assign,能够用来修饰数据类型和OC对象,可是不会使计数器加1,且对象销毁时也不会将对象指向nil,容易形成野指针错误。

5.block的内存管理

OC中使用block必须本身管理内存，错误的内存管理将致使循环引用等内存泄漏问题，这里主要说明在ARC下block声明和使用的时候须要注意的两点：

  • 若是你使用@property去声明一个block的时候，通常使用copy来进行修饰（固然也能够不写，编译器自动进行copy操做），尽可能不要使用retain。

    @property (nonatomic, copy) void(^block)(NSData * data);
复制代码

  • block会对内部使用的对象进行强引用，所以在使用的时候应该肯定不会引发循环引用，固然保险的作法就是添加弱引用标记。

    __weak typeof(self) weakSelf = self;
复制代码

6.参考

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