iOS内存泄漏问题及解决方案

内存泄漏

内存泄漏指的是程序中已动态分配的堆内存由于某些原因未能释放或无法释放，造成系统内存的浪费，导致程序运行速度变慢甚至系统崩溃。

在 iOS 开发中会遇到的内存泄漏场景可以分为几类：

循环引用

当对象 A 强引用对象 B，而对象 B 又强引用对象 A，或者多个对象互相强引用形成一个闭环，就是循环引用。

Block

Block 会对其内部的对象强引用，因此使用的时候需要确保不会形成循环引用。

举个例子，看下面这段代码：

self.block = ^{
    dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(2 * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{
        NSLog(@"%@", self.name);
    });
};
self.block();

block 是 self 的属性，因此 self 强引用了 block，而 block 内部又调用了 self，因此 block 也强引用了 self。要解决这个循环引用的问题，有两种思路。

使用 Weak-Strong Dance
先用 __weak 将 self 置为弱引用，打破“循环”关系，但是 weakSelf 在 block 中可能被提前释放，因此还需要在 block 内部，用 __strong 对 weakSelf 进行强引用，这样可以确保 strongSelf 在 block 结束后才会被释放。

__weak typeof(self) weakSelf = self;
self.block = ^{
    __strong typeof(self) strongSelf = weakSelf;
    dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(2 * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{
        NSLog(@"%@", strongSelf.name);
    });
};
self.block();

断开持有关系
使用 __block 关键字设置一个指针 vc 指向 self，重新形成一个 self → block → vc → self 的循环持有链。在调用结束后，将 vc 置为 nil，就能断开循环持有链，从而令 self 正常释放。

__block UIViewController *vc = self;
self.block = ^{
    dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(2 * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{
        NSLog(@"%@", vc.name);
        vc = nil;
    });
};
self.block();

NSTimer

NSTimer 对象是采用 target-action 方式创建的，通常 target 就是类本身，为了方便又常把 NSTimer 声明为属性：

// 第一种创建方式，timer 默认添加进 runloop
self.timer = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:1.0f target:self selector:@selector(timeFire) userInfo:nil repeats:YES];
// 第二种创建方式，需要手动将 timer 添加进 runloop
self.timer = [NSTimer timerWithTimeInterval:1.0f target:self selector:@selector(timeFire) userInfo:nil repeats:YES];
[[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:self.timer forMode:NSRunLoopCommonModes];

这就形成了 self → timer → self(target) 的循环持有链。只要 self 不释放，dealloc 就不会执行，timer 就无法在 dealloc 中销毁，self 始终被强引用，永远得不到释放，循环矛盾，最终造成内存泄漏。

解决方式：

在合适的时机销毁 NSTimer
当 NSTimer 初始化之后，加入 runloop 会导致被当前的页面强引用，因此不会执行 dealloc。所以需要在合适的时机销毁 _timer，断开 _timer、runloop 和当前页面之间的强引用关系。

使用 GCD 的定时器
GCD 不基于 runloop，可以用 GCD 的计时器代替 NSTimer 实现计时任务。

使用带 block 的 timer
iOS 10 之后，Apple 提供了一种 block 的方式来解决循环引用的问题。

######1.NSTimer
 + (NSTimer *)timerWithTimeInterval:(NSTimeInterval)interval repeats:(BOOL)repeats block:(void (^)(NSTimer *timer))block API_AVAILABLE(macosx(10.12), ios(10.0), watchos(3.0), tvos(10.0));

为了兼容 iOS 10 之前的方法，可以写成 NSTimer 分类的形式，将 block 作为 SEL 传入初始化方法中，统一以 block 的形式处理回调。

// NSTimer+WeakTimer.m
#import "NSTimer+WeakTimer.h"
 
@implementation NSTimer (WeakTimer)
 
+ (NSTimer *)ht_scheduledTimerWithTimeInterval:(NSTimeInterval)interval
                                       repeats:(BOOL)repeats
                                         block:(void(^)(void))block {
    return [self scheduledTimerWithTimeInterval:interval
                                         target:self
                                       selector:@selector(ht_blockInvoke:)
                                       userInfo:[block copy]
                                        repeats:repeats];
}
 
+ (void)ht_blockInvoke:(NSTimer *)timer {
    void (^block)(void) = timer.userInfo;
    if(block) {
        block();
    }
}

@end

然后在需要的类中创建 timer。

__weak typeof(self) weakSelf = self;
self.timer = [NSTimer ht_scheduledTimerWithTimeInterval:1.0f repeats:YES block:^{
    [weakSelf timeFire];
}];

循环加载引起内存峰值

因为循环内产生大量的临时对象，直至循环结束才释放，可能导致内存泄漏。

for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
    NSString *str = @"Abc";
    str = [str lowercaseString];
    str = [str stringByAppendingString:@"xyz"];
    NSLog(@"%@", str);
}

解决方案：在循环中创建自己的 autoreleasepool，及时释放占用内存大的临时变量，减少内存占用峰值。

for (int i = 0; i < 100000; i++) {
    @autoreleasepool {
        NSString *str = @"Abc";
        str = [str lowercaseString];
        str = [str stringByAppendingString:@"xyz"];
        NSLog(@"%@", str);
    }
}

野指针与僵尸对象

指针指向的对象已经被释放/回收，这个指针就叫做野指针。这个被释放的对象就是僵尸对象。

如果用野指针去访问僵尸对象，或者说向野指针发送消息，会发生 EXC_BAD_ACCESS 崩溃，出现内存泄漏。

// MRC 下
int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        Student *stu = [[Student alloc] init];
        [stu setAge:18];
        [stu release];      // stu 在 release 之后，内存空间被释放并回收，stu 变成野指针
        // [stu setAge:20]; // set 再调用 setAge 就会崩溃
    }
    return 0;
}

解决方案：当对象释放后，应该将其置为 nil。

常用的内存检查工具

Instruments

Instruments 是 Xcode 自带的工具集合，为开发者提供强大的程序性能分析和测试能力。

它打开方式为：Xcode → Open Developer Tool → Instruments。其中的 Allocations、Leaks 和 Zombies 功能可以协助我们进行内存泄漏检查。

• Leaks：动态检查泄漏的内存，如果检查过程时出现了红色叉叉，就说明存在内存泄漏，可以定位到泄漏的位置，去解决问题。此外，Xcode 中还提供静态监测方法 Analyze，可以直接通过 Product → Analyze 打开，如果出现泄漏，会出现“蓝色分支图标”提示。

• Allocations：用来检查内存使用/分配情况。比如出现“循环加载引起内存峰值”的情况，就可以通过这个工具检查出来。

• Zombies：检查是否访问了僵尸对象。

Instruments 的使用相对来说比较复杂，你也可以通过在工程中引入一些第三方框架进行检测。

MLeaksFinder

MLeaksFinder 是 WeRead 团队开源的 iOS 内存泄漏检测工具。
它的使用非常简单，只要在工程引入框架，就可以在 App 运行过程中监测到内存泄漏的对象并立即提醒。MLeaksFinder 也不具备侵入性，使用时无需在 release 版本移除，因为它只会在 debug 版本生效。
不过 MLeaksFinder 的只能定位到内存泄漏的对象，如果你想要检查该对象是否存在循环引用。就结合 FBRetainCycleDetector 一起使用。

FBRetainCycleDetector

FBRetainCycleDetector 是 Facebook 开源的一个循环引用检测工具。它会递归遍历传入内存的 OC 对象的所有强引用的对象，检测以该对象为根结点的强引用树有没有出现循环引用。