Swift基础语法(十六)内存管理

Swift基础语法文章汇总

本文简单介绍Swift对内存的一些特有操作,比如闭包的循环引用,以及逃逸闭包。Swift为了访问的安全,还增加了访问冲突检查。

主要内容:

  1. 弱引用
  2. 循环引用
  3. 逃逸闭包
  4. 访问冲突

1. 内存管理

跟OC一样,Swift也是采取基于引用计数的ARC内存管理方案(针对堆空间),Swift的ARC中有3种引用。


Swift的引用种类.png

2. 弱引用

/*
 1、弱引用
 */
protocol Livable : AnyObject {}
class Person {}

weak var p0: Person?
weak var p1: AnyObject?
weak var p2: Livable?

unowned var p10: Person?
unowned var p11: AnyObject?
unowned var p12: Livable?

说明:

  • weak、unowned只能用在类实例上面
  • 因为weak可以设置为nil,所以必须用可选项
  • 会发生改变,所以需要用var

3. 循环引用

循环引用就是两个对象相互持有,无法释放会导致内存泄漏,和OC一样,所以重点看一下闭包的循环引用,其实也就和block一样

循环引用的解决:weak、unowned 都能解决循环引用的问题,unowned 要比 weak 少一些性能消耗,在生命周期中可能会变为 nil 的使用 weak,初始化赋值后再也不会变为 nil 的使用unowned

3.1 方法闭包的循环引用

p调用fn,fn的闭包内引用了p,所以就造成了循环引用
循环引用:

/*
 2、闭包的循环引用
 */
class Person {
    var fn: (() -> ())?
    func run() { print("run") }
    deinit { print("deinit") }
}
func test() {
    let p = Person()
    p.fn = { p.run() }
}
test()

解决:

class Person {
    var fn: (() -> ())?
    func run() { print("run") }
    deinit { print("deinit") }
}
func test() {
    let p = Person()
    p.fn = {
        [weak p] in
        p?.run()
    }
}
test()

说明:
1、注意设置弱引用格式
2、弱引用就有可能是nil,所以必须是可选项,而可选项就需要使用?来自动解包,此处不要用!方式,否则nil仍然调用run()崩溃
3、注意这种格式,这个是闭包的写法,所以有in,[weak p]是捕获列表,而不是参数列表。如果需要传入参数后面还要加(age)

3.2 属性闭包的循环引用

循环引用:

class Person {
    lazy var fn: (() -> ()) = {
        [weak self] in
        self?.run()
    }
    func run() { print("run") }
    deinit { print("deinit") }
}
func test() {
    let p = Person()
    p.fn()
}
test()

说明:
1、lazy的时候,会在调用fn属性时才会调会初始化fn
2、在这个闭包表达式中,这里的self.run()中self是必须要写的,编译器想让开发者可以更清楚的知道这里使用了self,以此知道这里强引用了self
3、为了解决强引用,使用weak进行弱引用设置一下

不产生循环引用:

class Person {
    var age: Int = 0
    lazy var getAge: Int = {
        self.age
    }()
    deinit { print("deinit") }
}

说明:

4. 逃逸闭包

非逃逸闭包、逃逸闭包,一般都是当做参数传递给函数

4.1 非逃逸闭包

闭包调用发生在函数结束前,闭包调用在函数作用域内

/*
 3、逃逸闭包
 */
 //非逃逸闭包
import Dispatch
typealias Fn = () -> ()
// fn是非逃逸闭包
func test1(_ fn: Fn) { fn() }

4.2 逃逸闭包

代码:

class Person {
    var fn: Fn
    // fn是逃逸闭包
    init(fn: @escaping Fn) {
        self.fn = fn
    }
    func run() {
        // DispatchQueue.global().async也是一个逃逸闭包
        // 它用到了实例成员(属性、方法),编译器会强制要求明确写出self
        DispatchQueue.global().async {
            self.fn()
        }
    }
}

说明:

  • 很明显都是逃逸闭包,因为不在函数内执行完成
  • 这个async本身就是一个闭包,所以也必须使用self来调用
  • 闭包有可能在函数结束后调用,闭包调用逃离了函数的作用域,需要通过@escaping声明

逃逸闭包不可以捕获inout参数

逃逸闭包使用注意点.png

说明:
1、非逃逸闭包可以捕获inout参数
2、other2虽然本身是非逃逸闭包,但是可以强制设置成逃逸闭包
3、逃逸闭包不能捕获inout参数,会报错
4、因为逃逸闭包的调用时机无法确定,无法修改捕获的外界的值。

5. 访问冲突

Swift对于可能会发生读取冲突的编码错误会进行编译报错

内存访问冲突会在两个访问满足下列条件时发生
条件:

  1. 至少一个是写入操作
  2. 它们访问的是同一块内存
  3. 它们的访问时间重叠(比如在同一个函数体内)

内存访问冲突:

/*
 4、内存访问冲突
 */
// 存在内存访问冲突
// Simultaneous accesses to 0x0, but modification requires exclusive access
var step = 1
func increment(_ num: inout Int) { num += step }
increment(&step)

说明:
1、传入的是step,因此num也是step,他们二者访问的是同一份内存
2、step += step 说明step在读取,也在写入
3、在同一个函数内进行的同一个操作语句,因此访问时间重叠

解决冲突:

// 解决内存访问冲突
var copyOfStep = step
increment(&copyOfStep)
step = copyOfStep

说明:

  • 不能同时操作同一份内存
  • 其实只要设法三个条件不能同时满足就可以解决冲突

基本数据类型的冲突

访问冲突示例1.png

说明:

  • 第二次调用传入的是num1,所以在y = sum - x时会操作同一份内存

组合类型的冲突

访问冲突示例2.png

说明:
1、如果操作同一个类型的不同成员,也会报错,整体认为是同一份内存
2、因此这里的同一份内存可以理解为查找该数据时使用的地址(通过首地址的地址偏移来查找的)

重叠访问属性安全的条件:
1、你只访问实例存储属性,不是计算属性或者类属性
2、结构体是局部变量而非全局变量
3、结构体要么没有被闭包捕获要么只被非逃逸闭包捕获

案例:

func balance(_ x: inout Int, _ y: inout Int) {
    let sum = x + y
    x = sum / 2
    y = sum - x
}
struct Player {
    var name: String
    var health: Int
    var energy: Int
    mutating func shareHealth(with teammate: inout Player) {
        balance(&teammate.health, &health)
    }
}
func test() {
    var tulpe = (health: 10, energy: 20)
    balance(&tulpe.health, &tulpe.energy)
    
    var holly = Player(name: "Holly", health: 10, energy: 10)
    balance(&holly.health, &holly.energy)
}
test()

说明:

  • 放在函数中,而且访问的是实例存储属性就不会发生冲突
  • 满足以上两个条件,那么访问的实例存储属性就是在栈中,栈的特点来说是不会冲突的(生命周期短,作用域只在栈中)
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