1.1 什么是自動引用計數(shù)####

顧名思義，自動引用計數(shù)（ARC，Automatic Reference Counting）是指內(nèi)存管理中對引用采取自動計數(shù)的技術(shù)，以下是摘自蘋果的官方說明。
在Objective-C中采用Automatic Reference Counting（ARC）機制，讓編譯器來進行內(nèi)存管理。在新一代Apple LLVM編譯中設(shè)置ARC為有效狀態(tài)，就無需再次鍵入Retain或者Release代碼，這在降低程序崩潰，內(nèi)存泄漏等風險的同時，很大一定程度上減少了開發(fā)程序的工作量。編譯器完全清楚目標對象，并能立刻釋放那些不再被使用的對象。如此一來，應(yīng)用程序?qū)⒕哂锌深A測性，且能流暢運行，速度也將大幅提升。
這些優(yōu)點無疑具吸引力，但關(guān)于ARC技術(shù)，最重要的還是下面這一點
“在LLVM編譯器中設(shè)置ARC為有效狀態(tài)，無需再次鍵入retain或者release代碼”
換言之，若滿足以下條件，就無需手動輸入retain或者release代碼了。

1 使用Xcode4.2或者以上版本
2 使用LLVM編譯器3.0或者以上版本
3 編譯器選項中ARC設(shè)置為有效

在以上條件下編譯源代碼時 編譯器將自動進行內(nèi)存管理，這正是每個程序員夢寐以求的。在正式講解精彩的ARC技術(shù)之前，我們先來了解一下，在此之前，程序員在代碼中是如何手工進行內(nèi)存管理的。

1.2 內(nèi)存管理/引用計數(shù)

Objective-C中的內(nèi)存管理，也就是引用計數(shù)管。可以用來開關(guān)房間的燈為例來說明引用計數(shù)的機制。
假設(shè)辦公室的照明設(shè)備只有一個。上班進入辦公室的人需要照明，所以要把燈打開。而對于下班離開辦公室的人來說，已經(jīng)不再需要照明了，所以要把燈關(guān)掉。若是很多人上下班，每個人開燈或是關(guān)燈，那么辦公室的情況有將是一個什么樣子呢？最早下班的人如果關(guān)了燈，辦公室的剩下的人將會處于一片漆黑之中。
解決這一問題的辦法是辦公室在至少還有一個人的情況下，要保持一個開燈的狀態(tài)，而在完全沒有人的情況下，保持關(guān)燈狀態(tài)。

最早進入辦公室的人開燈
之后需要進入辦公室的人需要照明
下班離開辦公室的人不需要照明
最后離開辦公室的人關(guān)燈（此時辦公室已沒有人需要照明）

為判斷是否還有人在辦公室里，這里導入計數(shù)功能來計算“需要照明的人數(shù)”。下面讓我們這一功能是如何運作的吧。
（1）第一個人進入辦公室，需要照明的人數(shù)+1.計數(shù)從0變成了1，因此要開燈
（2）之后當有人進入辦公室的時候，需要照明的人數(shù)就+1。如計數(shù)從1變成2.
（3）每當有人下班離開辦公室的時候，需要照明是人數(shù)就-1，如計數(shù)從2變成1.
（4）最后一個人下班離開辦公室的時候，需要照明的人數(shù)-1.計數(shù)從1變成了0，因此要關(guān)燈。
這樣就可以在不需要照明燈情況下 保持關(guān)燈的狀態(tài)，辦公室僅有的照明設(shè)備得到了很好的利用。
在Objective-C中，“對象”相當于辦公室的照明設(shè)備，在現(xiàn)實世界中辦公室的照明設(shè)備只有一個，但在ObjectIve-C的世界里，雖然計算機資源有限，但一臺計算機可以同時處理多個對象。
此外”對象的使用環(huán)境“相當于上班進入辦公室吧的人。雖然這里的”環(huán)境“有時候也指在運行中的程序代碼，變量，變量作用域，對象等，但在概念上就是使用對象的環(huán)境。上班進入辦公室的人對照明設(shè)備發(fā)出的動作，與ObjectIve-C中的對應(yīng)關(guān)系是

對照明設(shè)備所做的動作 對Objective-C對象所做的動作
開燈 生成對象
需要照明 持有對象
不需要照明 釋放對象
關(guān)燈 廢棄對象

使用基數(shù)功能計算需要照明的人數(shù)，是辦公室的照明得到了很好的管理。同樣使用計數(shù)功能，對象也能得到很好的管理，這就是Objective-C的內(nèi)存管理。

1.3 內(nèi)存管理的思考方式

引用計數(shù)內(nèi)存管理的思考方式。看到引用計數(shù)這個名稱 我們便會不自覺的聯(lián)想到“某處某物多多少少” 而將注意力放在計數(shù)上面。但其實，更賤客觀，正確的思考方式是：
<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
<不再需要自己持有的對象時釋放
<非自己持有的對象不能釋放
引用計數(shù)式內(nèi)存管理的思考方式僅此而已。按照這個思路，完全不必要考慮引用計數(shù)。
上文出現(xiàn)了“生成”，“持有”，“釋放”三個詞。而在Objective-C內(nèi)存管理中還要加上“廢棄”一詞，這四個詞頻繁出現(xiàn)，而各個詞語表示的Objective-C方法如下
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
釋放對象 release
廢棄 dealloc
這些有關(guān)Objective-C內(nèi)存管理的方法，實際上不包括在Objective-C語言中，而是包含在Cocoa框架中用于OS X，iOS應(yīng)用開發(fā)。Cocoa框架中Foundation框架類庫的NSObject類擔負內(nèi)存管理的職責。Objective-C內(nèi)存管理中的alloc/retain/release/dealloc方法分別只帶NSobject類的alloc方法，retain方法，release方法和dealloc實例方法。
自己生成的對象，自己所持有
使用一下名稱開頭的方法名意味著自己生成的對象只有自己持有，在這里自己是指對象的使用環(huán)境

alloc

    /**
     自己生成并持有對象
     */
    id obj =[[NSObject alloc]init];

使用NSObject類的alloc方法就能自己生成并持有對象。指向生成并持有對象的指針被賦予變量obj

new

    /**
     自己生成并持有對象
     */
    id obj =[NSObject new];

copy >mutbleCopy
copy方法是基于NSCopying方法約定，由各類實現(xiàn)的copyWithZone：方法生成并持有對象的副本。與copy方法類似mutableCopy方法是基于mutableCopying約定，由各類實現(xiàn)的mutableCopyWithZone：方法生成并持有對象，雖然是對象的副本，但是同alloc、new、方法一樣，在“自己生成并持有對象”，這點上沒有改變
另外，根據(jù)上述“使用一下名稱開頭的方法名”，下列名稱也意味著自己生成并持有吧對象。
allocMyObject
newThatObject
copyThis
mutableCopyYourObject
非自己生成的對象，自己也能持有
用上述項目之外的方法取得的對象，即用alloc/new/copy/mutableCopy以外的方法取得的對象，因為非自己生成并持有，所以自己不是該對象的持有者。我們來使用alloc/copy/new/mutableCopy以外的方法看看，這里試用NSMutableArray的array方法

    /**
     取得非自己生成并持有對象
     */
    id obj =[NSMutableArray array];

源代碼中NSMutableArray類對象被賦予變量obj 但變量obj自己并不持有該對象，使用retain方法可以持有對象

    /**
     取得非自己生成并持有對象
     */
    id obj =[NSMutableArray array];
    /**
     *  取得對象存在，但自己不持有對象
     */
    [obj retain];
    /**
     *  自己持有對象
     */

通過retain方法，非自己生成的對象，跟用alloc/new/copy/mutableCopy方法生成并持有的對象一樣，成為了自己所持有的。

不在需要自己持有的對象時釋放
自己持有的對象，一旦不在需要，持有者有義務(wù)釋放該對象。釋放是用release方法

    /**
     自己生成并持有對象
     */
    id obj =[[NSObject alloc]init];
    [obj release];
    /**
     *  釋放對象
     */

如此，用alloc方法由自己生成并持有的對象就通過release方法釋放了，自己生成而非自己持有的對象，若用retain方法變?yōu)樽约撼钟校餐瑯有枰猺elease方法釋放

    /**
     取得非自己生成并持有對象
     */
    id obj =[NSMutableArray array];
    /**
     *  取得對象存在，但自己不持有對象
     */
    [obj retain];
    [obj release];

用alloc/new /copy/mutableCopy方法生成并持有的對象，或者用retain方法生成并持有的對象，一旦不在需要，務(wù)必需用release方法進行釋放
另外我們會經(jīng)常在開發(fā)中遇到autorelease一詞，那么autorelease和release有什么區(qū)別的聯(lián)系呢？
autorelease提供這樣的功能，是對象在超出指定的生存范圍時能夠自動并正確的釋放（調(diào)用release方法）
release是理解釋放 autorelease并不是理解釋放，而是注冊到自動釋放池autoreleasePool中，pool結(jié)束的時候再進行自動調(diào)用release釋放
，例如通過NSMutableArray的array方法可以取得誰都不持有的對象，這些方法都是通過autorelease而實現(xiàn)的。
無法釋放非自己持有的對象
對于用alloc/new/copy/mutableCopy方法生成并持有的對象，或使用retain方法持有的對象，由于持有者是自己，所以在不需要該對象時需要將其釋放，而由此以外所得到的對象絕對不能釋放。倘若應(yīng)用程序中釋放了非自己所持有的對象，就會造成程序崩潰
以上四項內(nèi)容就是 ”引用計數(shù)式內(nèi)存管理“ 的思考方式

1.4 蘋果的實現(xiàn)####

因為NSObject類的源代碼沒有公開，此處利用Xcode的調(diào)試器（lldb）和iOS大概追溯其實現(xiàn)工程。在NSObject類的方法alloc上設(shè)置斷點，醉追溯程序的執(zhí)行。以下是程序執(zhí)行所調(diào)用的方法和函數(shù)。
+ alloc
+ allocWithZone：
class_createInstance
calloc
alloc首先調(diào)用allocWithZone：類方法，然后調(diào)用class_createInstance函數(shù)，該函數(shù)在Objective-C運行時參考中也有說明，然后通過調(diào)用calloc來分配內(nèi)存塊。 class_createInstance函數(shù)的源代碼可以通過objc4庫中的runtime/objc-runtime-new.mm進行確認。
retainCount/release/retain的實現(xiàn)又是怎樣的呢？和剛才的方法一樣，在這里列出了各個方法調(diào)用的方法和函數(shù)：
- retainCount
__CFDoExternRefOperation
CFBasicHashGetCountOfKey

- retain
__CFDoExternRefOperation
CFBasicHashAddValue

- release
__CFDoExternRefOperation
CFBasicHashRemoveValue  (CFBasicHashRemoveValue 返回0時，-release調(diào)用dealloc方法)

各個方法都通過調(diào)用了一個 _ _CFDoExternRefOperation函數(shù)，調(diào)用了一系列名稱相似的函數(shù)。如這些函數(shù)名的前綴“CF”，他們包含于 Core Foundation框架源代碼中，即是CFRuntime.c _ _ _CFDoExternRefOperation函數(shù)。為了理解其實現(xiàn)，下面簡化了__CFDoExternRefOperation后的源代碼。

CF/CFRuntime.c __CFDoExternRefOperation

int __CFDoExternRefOperation(uintptr_t op, id obj){
    CFBasicHashRef table = 取得對象對應(yīng)的散列表（obj）;
    int count;
    switch (op) {
        case OPERATION_retaionCount:
            count = CFBasicHashGetCountOfKey(table,obj);
            return count;

        case OPERATION_retaion:
            count = CFBasicHashAddValue(table,obj);
            return obj;

        case OPERATION_release:
            count = CFBasicHashRemoveValue(table,obj);
            return 0 == count;
    }
}

__CFDoExternRefOperation函數(shù)按retainCount/retain/release操作進行分發(fā)，調(diào)用不同的函數(shù)。NSObject類的retainCount/retain/release實例方法也許如下面代碼所示：

-(NSUInteger)retainCount{
    return (NSUInteger)__CFDoExternRefOperation(OPERATION_retaionCount,self);
}
-(id)retain{  
    return (id)__CFDoExternRefOperation(OPERATION_retaion,self);
}
-(void)release{
    return (NSUInteger)__CFDoExternRefOperation(OPERATION_release,self);
}

可以從__CFDoExternRefOperation函數(shù)以及由此函數(shù)調(diào)用的各個函數(shù)名看出，蘋果的實現(xiàn)大概就是采用散列表（引用計數(shù)表）來管理引用計數(shù)。

1.5 autorelease####

autorelease就是自動釋放，這看上去很像ARC，但實際上他更類似于C語言中的自動變量（局部變量的特征）。
在C語言中，若某自動變量超出其作用域，該自動變量將被自動遺棄。
autorelease會像C語言的自動變量那樣來對待對象實例。當超出其作用域（相當于變量作用域）時，對象實例的release實例方法將會被調(diào)用。另外，同C語言不同的是，變成人員可以設(shè)置變量的作用域。

autorelease的具體使用方法如下，
（1）生成并持有NSAutoreleasePool對象
（2）調(diào)用已分配對象的autorelease實例方法
（3）廢棄NSAutoreleasePool對象

NSAutoreleasePool對象的生存周期相當于C語言變量的作用域。對于所有調(diào)用autorelease實例方法的對象，在廢棄NSAutoreleasePool對象時，都將調(diào)用release實例方法。代碼表示如下：

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