Objective-C高級編程讀書筆記三部曲已經(jīng)寫完, 另外兩篇如下 :
Objective-C高級編程讀書筆記之blocks
Objective-C高級編程讀書筆記之GCD
自動引用計數(shù)(ARC, Automatic Reference Counting)
目錄
- 什么是自動引用計數(shù)
- 內(nèi)存管理的思考方式
- autorelease
- 所有權(quán)修飾符介紹
- ARC規(guī)則
- ARC實(shí)現(xiàn)(所有權(quán)修飾符作用詳解)
- 如何獲取引用計數(shù)值
- 總結(jié)
1. 什么是自動引用計數(shù)
編譯器自動幫你在合適的地方插入retain/release代碼, 不用你手動輸入.
2. 內(nèi)存管理的思考方式
- 自己生成的對象, 自己持有.
- 非自己生成的對象, 自己也能持有.
- 不再需要自己持有對象時釋放.
- 非自己持有的對象無法釋放.
| 對象操作 | Objective-C方法 |
|---|---|
| 生成并持有對象 | alloc/new/copy/mutableCopy等方法 |
| 持有對象 | retain方法 |
| 釋放對象 | release方法 |
| 廢棄對象 | dealloc方法 |
非自己生成的對象, 自己也能持有
如 :
id obj = [NSMutableArray array]; // 取得對象存在, 但自己并不持有對象
[obj retain]; // 自己持有對象
不再需要自己持有對象時釋放
如 :
id obj = [[NSObject alloc] init]; // 自己持有對象
[obj autorelease]; // 取得的對象存在, 但自己不持有對象
無法釋放非自己持有的對象
如 :
id obj = [NSMutableArray array]; // 取得對象存在, 但自己并不持有對象
[obj release]; // 釋放了非自己持有的對象!會導(dǎo)致應(yīng)用程序崩潰
永遠(yuǎn)不要去釋放非自己持有的對象!
- 在Objective-C的對象中存有引用計數(shù)這一整數(shù)值
- 調(diào)用alloc/retain方法后, 引用計數(shù)+1
- 調(diào)用release后, 引用計數(shù)-1
- 引用計數(shù)為0時, 調(diào)用dealloc廢棄對象
GNUstep將引用計數(shù)保存在對象占用內(nèi)存塊頭部的結(jié)構(gòu)體(struct obj_layout)變量(retained)中, 而蘋果的實(shí)現(xiàn)則是采用散列表(引用計數(shù)表)來管理引用計數(shù).
GNUstep的好處 :
- 少量代碼即可完成.
- 能夠統(tǒng)一管理引用計數(shù)用內(nèi)存塊與對象用內(nèi)存塊.
蘋果的好處 :
- 對象用內(nèi)存塊的分配無需考慮內(nèi)存塊頭部.
- 引用計數(shù)表各記錄中存有內(nèi)存塊地址, 可從各個記錄追溯到各對象的內(nèi)存塊.
3. autorelease
每一個RunLoop對應(yīng)一個線程, 每個線程維護(hù)一個autoreleasepool.
RunLoop開始 -> 創(chuàng)建autoreleasepool -> 線程處理事件循環(huán) -> 廢棄autoreleasepool -> RunLoop結(jié)束 -> 等待下一個Loop開始
可以用以下函數(shù)來打印AutoreleasePoolPage的情況
// 函數(shù)聲明
extern void _objc_autoreleasePoolPrint();
// autoreleasepool 調(diào)試用輸出開始
_objc_autoreleasePoolPrint();
NSAutoreleasePool類的autorelease方法已被重載, 因此調(diào)用NSAutoreleasePool對象的autorelease會報錯.
4. 所有權(quán)修飾符
- __strong
- __weak
- __unsafe_unretained
- __autoreleasing
__strong
ARC中, id及其他對象默認(rèn)就是__strong修飾符修飾
MRC中, 使用__strong修飾符, 不必再次鍵入retain/release. 持有強(qiáng)引用的變量超出其作用域時被廢棄, 隨著強(qiáng)引用的失效, 引用的對象會隨之釋放.
__weak
解決循環(huán)引用問題. 并且弱引用的對象被廢棄時, 則此弱引用將自動失效并等于nil
通過__weak變量訪問對象實(shí)際上必定是訪問注冊到autoreleasepool的對象, 因為該修飾符只持有對象的弱引用, 在訪問對象的過程中, 該對象可能被廢棄, 如果把要訪問的對象注冊到autoreleasepool中, 那么在block結(jié)束之前都能確保該對象存在.
__unsafe_unretained
不安全的修飾符, 附有該修飾符的變量不屬于編譯器的內(nèi)存管理對象. 該修飾符與__weak一樣, 是弱引用, 并不能持有對象.并且訪問該修飾符的變量時如果不能確保其確實(shí)存在, 則應(yīng)用程序會崩潰!
__autoreleasing
對象賦值給__autoreleasing修飾的變量相當(dāng)于MRC下手動調(diào)用autorelease方法.可理解為, ARC下用@autoreleasepool block代替NSAutoreleasePool類, 用__autoreleasing修飾符的變量代替autorelease方法.
但是, 顯式使用__autoreleasing修飾符跟__strong一樣罕見,
ps : id的指針或者對象的指針會被隱式附上__autoreleasing修飾符, 如 :
id *obj == id __autoreleasing *obj;
NSObject **obj == NSObject * __autoreleasing *obj;
編譯器特性
編譯器會檢查方法名是否以alloc/new/copy/mutableCopy開始, 如果不是則自動將返回值對象注冊到autoreleasepool(init方法返回值對象不注冊到autoreleasepool), 詳情見下面ARC規(guī)則之<須遵循內(nèi)存管理的方法命名規(guī)則>
5. ARC規(guī)則
- 不能使用retain/release/retainCount/autorelease
- 不能使用NSAllocateObject/NSDeallocateObject
- 須遵循內(nèi)存管理的方法命名規(guī)則
- 不要顯式調(diào)用dealloc(即不能手動調(diào)用的dealloc方法, 可以重載)
- 使用@autoreleasepool block代替NSAutoreleasePool
- 不能使用區(qū)域(NSZone)
- 對象型變量不能作為C語言結(jié)構(gòu)體(struct/union)的成員
- 顯式轉(zhuǎn)換"id"和"void *"
不能使用NSAllocateObject/NSDeallocateObject
alloc實(shí)現(xiàn)實(shí)際上是通過直接調(diào)用NSAllocateObject函數(shù)來生成并持有對象, ARC下禁止使用NSAllocateObject函數(shù)與NSDeallocateObject函數(shù).
須遵循內(nèi)存管理的方法命名規(guī)則
只有作為alloc/new/copy/mutableCopy方法的返回值取得對象,才能自己生成并持有對象, 其余情況均為"取得非自己生成并持有的對象"..以下為ARC下編譯器偷偷幫我們實(shí)現(xiàn)的事.
+ (Person *)newPerson {
Person *person = [[Person alloc] init];
return person;
/* 該方法以new開始, 所以直接返回對象本身, 無需調(diào)用autorelease */
}
+ (Person *)onePerson {
Person *person = [[Person alloc] init];
return person;
/* 該方法不以alloc/new/copy/mutableCopy開始, 所以返回的是[person autorelease] */
}
- (void)doSomething {
Person *personOne = [Person newPerson];
// ...
Person *personTwo = [Person onePerson];
// ...
/* 當(dāng)方法結(jié)束時, ARC會自動插入[personOne release]. <想想是為什么?> */
}
ARC下還有一條命名規(guī)則
- init
以init名稱開始的方法必須是實(shí)例方法(對象方法), 并且要返回對象, 返回的對象不注冊到autoreleasepool上. 實(shí)際上只是對alloc方法返回值的對象做初始化處理并返回該對象.
不能使用區(qū)域(NSZone)
在現(xiàn)在的運(yùn)行時系統(tǒng)中, NSZone已被忽視
顯式轉(zhuǎn)換 id 和 void *
- __bridge轉(zhuǎn)換
- __bridge_retained轉(zhuǎn)換
- __bridge_transfer轉(zhuǎn)換
__bridge轉(zhuǎn)換
單純地轉(zhuǎn)換, 不安全.
id obj = [[NSObject alloc] init];
void *p = (__bridge void *)obj;
id o = (__bridge id)p;
__bridge_retained轉(zhuǎn)換
可使要轉(zhuǎn)換賦值的變量也持有所賦值的對象, 即
id obj = [[NSObject alloc] init];
void *p = (__bridge_retained void *)obj;
// 相當(dāng)于加上 [(id)p retain];
則obj與p同時持有該對象
__bridge_transfer轉(zhuǎn)換
與__bridge_retained相反, 被轉(zhuǎn)換的變量所持有的對象在該變量被賦值給轉(zhuǎn)換目標(biāo)變量后隨之釋放.
id obj = [[NSObject alloc] init];
void *p = (__bridge_transfer void *)obj;
// 相當(dāng)于加上 [(id)p retain]; [obj release];
小結(jié)
__ bridge_retained轉(zhuǎn)換與retain類似, __ bridge_transfer轉(zhuǎn)換與release類似. 該兩種轉(zhuǎn)換多用于Foundation對象與Core Foundation對象之間的轉(zhuǎn)換
屬性
@property (nonatomic, strong) NSString *name;
在ARC下, 以下可作為這種屬性聲明中使用的屬性來用.
| 屬性聲明的屬性 | 所有權(quán)修飾符 |
|---|---|
| assign | __unsafe_unretained修飾符 |
| copy | __strong修飾符(但是賦值的是被復(fù)制的對象) |
| retain | __strong修飾符 |
| strong | __strong修飾符 |
| unsafe_unretained | __unsafe_unretained修飾符 |
| weak | __weak修飾符 |
以上各種屬性賦值給指定的屬性中就相當(dāng)于賦值給附加各屬性對應(yīng)的所有權(quán)修飾符的變量中.
6. ARC實(shí)現(xiàn)
ARC是由編譯器+運(yùn)行時庫共同完成的.
__strong修飾符
{
id __strong obj = [[NSObject alloc] init];
}
可轉(zhuǎn)換為以下代碼
id obj = objc_msgSend(NSObject, @selector(alloc));
objc_msgSend(obj, @selector(init));
objc_release(obj);
{
id __strong obj = [NSMutableArray array];
}
可轉(zhuǎn)換為以下代碼
id obj = objc_msgSend(NSMutableArray, @selector(array));
objc_retainAutoreleasedReturnValue(obj);
objc_release(obj);
objc_retainAutoreleasedReturnValue函數(shù)主要用于最優(yōu)化程序運(yùn)行. 它是用來持有返回注冊在autoreleasepool中對象的方法.這個函數(shù)是成對的, 另外一個objc_autoreleaseReturnValue函數(shù)則用于alloc/new/copy/mutableCopy方法以外的類方法返回對象的實(shí)現(xiàn)上, 如下 :
+ (id)array
{
return [[NSMutableArray alloc] init];
}
可轉(zhuǎn)換為以下代碼
+ (id)array
{
id obj = objc_msgSend(NSMutableArray, @selector(alloc));
objc_msgSend(obj, @selector(init));
return objc_autoreleaseReturnValue(obj);
}
那么objc_autoreleaseReturnValue函數(shù)和objc_retainAutoreleasedReturnValue函數(shù)有什么用?
可以這樣來總結(jié) :
如果編譯器檢測到調(diào)用autorelease之后又緊接著調(diào)用retain的話, 就省略掉autorelease方法的調(diào)用. 通過objc_autoreleaseReturnValue函數(shù)和objc_retainAutoreleasedReturnValue函數(shù)將對象直接傳遞, 忽略掉多余的操作, 優(yōu)化程序.
__weak修飾符
- 若附有__weak修飾符的變量所引用的對象被廢棄, 則將nil賦值給該變量.
- 使用附有__weak修飾符的變量, 即是使用注冊到autoreleasepool中的對象.
{
id __weak obj1 = obj;
}
可轉(zhuǎn)換為以下代碼
id obj1;
objc_initWeak(&obj1, obj);
objc_destroyWeak(&obj1);
也可轉(zhuǎn)換為以下代碼
id obj1;
obj1 = 0;
objc_storeWeak(&obj1, obj);
objc_storeWeak(&obj1, 0);
訪問__weak變量時, 相當(dāng)于訪問注冊到autoreleasepool的對象
{
id __weak obj1 = obj;
NSLog(@"%@", obj1);
}
可轉(zhuǎn)換為以下代碼
id obj1;
objc_initWeak(&obj1, obj);
id tmp = objc_loadWeakRetained(&obj1);
objc_autorelease(tmp);
NSLog(@"%@", tmp);
objc_destroyWeak(&obj1);
// objc_loadWeakRetained函數(shù)取出附有__weak修飾符變量所引用對象并retain
需要注意的是, 通過__weak變量訪問所引用的對象幾次, 對象就被注冊到autoreleasepool里幾次. (將附有__weak修飾符的變量賦值給附有__strong修飾符的變量后再使用可避免此問題)
__autoreleasing修飾符
將對象賦值給附有__autoreleasing修飾符的變量等同于MRC下調(diào)用對象的autorelease方法.
@autoreleasepool{
id __autoreleasing obj = [[NSObject alloc] init];
}
可轉(zhuǎn)換為以下代碼
id pool = objc_autoreleasePoolPush();
id obj = objc_msgSend(NSObject, @selector(alloc));
objc_msgSend(obj, @selector(init));
objc_autorelease(obj);
objc_autoreleasePoolPop(pool);
那么調(diào)用alloc/new/copy/mutableCopy以外的方法會怎樣呢?
@autoreleasepool{
id __autoreleasing obj = [NSMutableArray array];
}
可轉(zhuǎn)換為以下代碼
id pool = objc_autoreleasePoolPush();
id obj = objc_msgSend(NSMutableArray, @selector(array));
objc_retainAutoreleasedReturnValue(obj);
objc_autorelease(obj);
objc_autoreleasePoolPop(pool);
可見注冊autorelease的方法沒有改變, 仍是objc_autorelease函數(shù)
7. 如何獲取引用計數(shù)值
獲取引用數(shù)值的函數(shù)
uinptr_t _objc_rootRetainCount(id obj)
- (NSUInteger)retainCount;
該方法返回的引用計數(shù)不一定準(zhǔn)確, 因為有時系統(tǒng)會優(yōu)化對象的釋放行為, 在保留計數(shù)為1的時候就把它回收. 所以你用這個方法打印出來的引用計數(shù)可能永遠(yuǎn)不會出現(xiàn)0. 我們不應(yīng)該根據(jù)retainCount來調(diào)試程序!!
8. 總結(jié)
我們現(xiàn)在的工程幾乎都運(yùn)行在ARC下, 所以大部分內(nèi)存管理代碼都不需要我們自己寫, 而由編譯器幫我們搞定. 所以在ARC下我們只需要知道怎樣不要去破壞這個生態(tài)即可
- 避免循環(huán)引用(使用__weak修飾符)
- 遵循ARC方法命名規(guī)則
- 適時清空指針(賦值nil即可, 避免野指針錯誤)
- 如用到Core Foundation對象, 則在dealloc方法中釋放
- 在dealloc方法中只釋放引用并移除監(jiān)聽(不能在dealloc中開啟異步任務(wù))
- 對于內(nèi)存開銷較大的資源, 如file descriptor, socket, 大塊內(nèi)存等應(yīng)在不需要使用的時候調(diào)用close方法釋放掉而不是在dealloc中處理.
- 適當(dāng)使用@autoreleasepool block來降低內(nèi)存峰值(之前我寫的一篇文章中有demo)
- 必要時開啟"僵尸對象"調(diào)試內(nèi)存管理問題
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