IOS内存管理机制

一、MRC(手动引用计数):

不像 java 有垃圾回收机制,Objective-C 继承于 C ,使用一套基于对象引用计数的内存管理体系来进行内存管理。主要使用 retain、release 和 autorelease 进行引用计数操作。

原理:

1)每个对象内部都保存了一个与之相关联的整数,称为引用计数器(reference count)

2)每当使用 alloc、new 或者 copy 创建一个对象时,对象的引用计数器被设置为 1

3)给对象发送一条 retain 消息(即调用 retain 方法),可以使引用计数器值 +1

4)给对象发送一条 release 消息,可以使引用计数器值 -1

5)当一个对象的引用计数器值为 0 时,那么它将被销毁,runtime 会自动向该对象发送一条 dealloc 消息来回收它所占用的内存。一般会重写 dealloc 方法,在这里释放相关资源。

6)可以给对象发送 retainCount 消息获得当前的引用计数器值。

原则:

1)对象引用计数只适用于继承于 NSObject 对象的 Objective-C 对象,一般数据类型不需要使用。

2)谁创建,谁释放。如果你通过 alloc、new 或者 ( mutable )copy 来创建一个对象,那么你必须调用 release 或 autorelease 。或句话说,不是你创建的,就不用你去释放。

3)一般来说,除了 alloc、new 或 copy 之外的方法创建的对象都被声明了 autorelease( autorelease 是延迟释放内存,不用你自己去手动释放,系统会知道在什么时候该去释放掉它)。

4)谁 retain,谁 release。只要你调用了 retain,无论这个对象是如何生成的,你都要调用 release。

所以,使用 MRC 时,声明 property 时,通常使用 retain、copy 和 assign 三个修饰符。

assign:不进行引用计数,如果用于 Objective-C 对象,只是简单进行赋值,不进行 retain 操作。还可以用于声明常规数据类型的属性。

retain:用于 Objective-C object,使用后原 object 的 retainCount +1,即只是进行指针复制(浅复制)。

copy:用于 Objective-C object,使用后,原 object 不变(包括 retainCount),新建一个 object 并且 retainCount 为 1,即进行深复制(前提是该 object 必须实现 NSCoping 协议)。

如果一个 property 使用 retain 进行声明,它的真实的实现应该是这样:

比如 property 是 obj:

//getter

-(ObjectClass *)obj

{

return obj;

}

//setter

- (void)setObj:(ObjectClass *)obj

{

if(_obj != obj)

{

[_obj release];

_obj = [obj retain];

}

}

现在,当在 .m 文件中使用 @synthesize obj 时,编译器会自动按上面的方式实现 setter 方法。

二、引入 autorelease pool:

后来出现了 autorelease pool,这个机制的出现是基于一种十分常见但很难处理的场景:

需要在一个方法中创建并返回一个对象,比如:

- (ClassA *)func

{

ClassA *obj = [[ClassA alloc] init];

return obj;

}

那么问题来了,是创建者释放还是调用者释放新建的对象呢?如果创建者释放,怎么知道调用者什么时候结束调用?如果调用者释放,又会因为协同开发的原因,造成调用者忘记释放的情况。

所以 Objective-C 发明了 autorelease pool 的概念,上面的代码可以这样写:

- (ClassA *)func

{

ClassA *obj = [[][ClassA alloc] init] autorelease];

return obj;

}

autorelease 可以理解为延迟释放,向每一个对象发送 autorelease 后,系统都会将该对象放入当前的 autorelease pool,当该 autorelease pool 被释放时,autorelease pool 会向其中的所有 object 发送 release 消息。

在 iPhone 项目中,默认都有一个 autorelease pool,程序开始时创建,程序退出时销毁,按照对 autorelease 的理解,岂不是所有 autorelease pool 中的对象都要等到程序退出时才 release,这样跟内存泄露有什么区别?

其实,每个程序中的 autorelease pool 是嵌套结构的,即一个 autorelease pool 内可以嵌套其他的 autorelease pool,对于每个 Runloop,系统会隐式创建一个 autorelease pool,这样所有的 autorelease pool 就构成一个像 callstack 一样的栈式结构,在 Runloop 结束时,当前栈顶的 autorelease pool 会被销毁,这样这个 pool 中的每一个 object 会被 release。

什么是 Runloop 呢?一个 UI 事件、timer call、delegate call 都是一个新的 Runloop。例如:

- (IBAction)buttonClicked

{

...

}

- (void)applicationWillTerminate:(UIApplication *)application

{

...

}

都是一个新的 Runloop。

三、ARC(自动引用计数):

ARC 是 iOS 5.0 提出的,ARC 还是利用引用计数机制进行内存管理,只不过开发者不需要使用 retain 和 release 来对 retainCount 进行显示的加减,而是由编译器在编译的时候自动添加这些代码,而且生成合适的 dealloc 方法。

在 ARC 模式下是不能使用 retain、release 和 autorelease 关键字的。这样在声明 property 的时候就引入了 strong、weak 和 unsafe_unretained 修饰。

strong:用于 Objective-C object,且 object 的 retainCount 会自动 +1,进行浅复制。

weak:用于 Objective-C object,且 object 的 retainCount 不会自动 +1,如果 object 释放,weak 指针会自动指向 nil。

unsafe_unretained:用于 Objective-C,object 的 retainCount 不会自动 +1,且 object 释放后,unsafe_unretained 指针也不会指向 nil,会成为野指针。

比如:

情况一,

@property (nonatomic, strong) NSDictionary *firstDict;

@property (nonatomic, strong) NSDictionary *secondDict;

.

self.firstDict = @{@"key":@"value"};

self.secondDict = self.firstDict;

self.firstDict = nil;

NSLog(@"second dict = %@", self.secondDict);

结果:second dict = @{@"key":@"value"}

情况二,

@property (nonatomic, strong) NSDictionary *firstDict;

@property (nonatomic, weak) NSDictionary *secondDict;

.

self.firstDict = @{@"key":@"value"};

self.secondDict = self.firstDict;

self.firstDict = nil;

NSLog(@"second dict = %@", self.secondDict);

结果:second dict = null

情况三,

@property (nonatomic, strong) NSDictionary *firstDict;

@property (nonatomic, unsafe_unretained) NSDictionary *secondDict;

.

self.firstDict = @{@"key":@"value"};

self.secondDict = self.firstDict;

self.firstDict = nil;

NSLog(@"second dict = %@", self.secondDict);

结果:会 crash

注:strong、weak 和 unsafe_unretained 是 property 的修饰符。

变量的修饰符对应为:

__strong__weak__unsafe_unretained__autoreleasing,它们被称为 lifetime 修饰符。

__strong:变量默认是__strong,只要对象还有强引用,该对象就“活着”。

__weak:只是简单引用,weak 对象将被设置为 nil,当对象没有任何强引用的时候。

__unsafe_unretained:只是简单引用,但是不设置为 nil,当对象没有任何强引用的时候。__unsafe_unretained 对象将会产生野指针。

__autoreleasing:用于标识 id* 的引用参数,或者需要自动释放的返回对象。

lifetime 修饰符的使用:

正确格式:

类名* 修饰符 变量名

使用时注意事项:

1)使用 __weak 问题

NSString * __weak string = [[NSString alloc]    initWithFormat:@"First Name: %@", [self firstName]];

NSLog(@"string: %@", string);

这样尽管 string 在初始化后被使用,但是,在赋值的时候没有强引用,因此它将立即被销毁。

2)循环引用问题

当涉及到 parent-to-child 与 child-to-parent 引用时,通常 parent-to-child 是 strong,child-to-parent 是 weak 来避免循环引用。

在类中是用 block,避免类与 block 循环引用,通常新建一个 __weak 变量指向该类的实例变量,从而在 block 中使用该实例。

3)在 ARC 模式下,不能使用 NSAutoreleasePool 来管理 autorelease pools,而是使用 @autoreleasepool 代替它。

@autoreleasepool 比 NSAutoreleasePool 更有效率,进入时,pool 被 push,正常退出时 pool 会被 poped 出来。如果代码异常退出,pool 不会 pop 出来。

4)开发者可以在编译选项中指定每个文件是否使用 ARC 模式,即使用编译 flag:-fobjc-arc 与 -fno-objc-arc 。

5)ARC 只对 Objective-C 有效,在 ARC 模式下,编译器是不会自动管理 Core Foundation 中对象 和 malloc( ) 对象的生命周期的,所以开发者必须使用 CFRetain 和 CFRelease 来手动管理。

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