淺談 iOS ARC 內(nèi)存管理

Objective-C 采用的是引用計(jì)數(shù)式的內(nèi)存管理方式：

  • 自己生成的對(duì)象自己持有。

  • 非自己生成的對(duì)象自己也能持有。

  • 自己持有的對(duì)象不再需要時(shí)釋放。

  • 非自己持有的對(duì)象自己無(wú)法釋放。

  • 使用以下名稱開頭的方法名意味著自己生成的對(duì)象只有自己持有：

  • alloc

  • new

  • copy

  • mutableCopy

/*
 * 自己生成并持有該對(duì)象
 */
 id obj0 = [[NSObeject alloc] init];
 id obj1 = [NSObeject new];
  • 非自己生成的對(duì)象，自己也能持有
/*
 * 持有非自己生成的對(duì)象
 */
id obj = [NSArray array]; // 非自己生成的對(duì)象，且該對(duì)象存在，但自己不持有
[obj retain]; // 自己持有對(duì)象

備注：通過 retain 方法來讓指針變量持有這個(gè)新生成的對(duì)象。

  • 不再需要自己持有的對(duì)象時(shí)釋放
/*
 * 不在需要自己持有的對(duì)象的時(shí)候，釋放
 */
id obj = [[NSObeject alloc] init]; // 此時(shí)持有對(duì)象
[obj release]; // 釋放對(duì)象
/*
 * 指向?qū)ο蟮闹羔樔跃捅槐Ａ粼趏bj這個(gè)變量中
 * 但對(duì)象已經(jīng)釋放，不可訪問
 */

自己持有的對(duì)象，一旦不再需要，持有者有義務(wù)釋放該對(duì)象。釋放使用 release 方法。
當(dāng)調(diào)用對(duì)象的 release 方法只是將對(duì)象的引用計(jì)數(shù)器 -1，當(dāng)對(duì)象的引用計(jì)數(shù)器為 0 的時(shí)候會(huì)調(diào)用了對(duì)象的 dealloc 方法才能進(jìn)行釋放對(duì)象的內(nèi)存。

  • 非自己生成的對(duì)象持有對(duì)象的釋放
//非自己生成的對(duì)象，暫時(shí)沒有持有
id obj = [NSMutableArray array];

//通過retain持有對(duì)象
[obj retain];

//釋放對(duì)象
[obj release];

兩種不允許的情況：

  • 釋放自己不持有的對(duì)象
/*
 * 非自己持有的對(duì)象無(wú)法釋放
 */
id obj = [NSArray array]; // 非自己生成的對(duì)象，且該對(duì)象存在，但自己不持有
[obj release]; // ~~~此時(shí)將運(yùn)行時(shí)crash 或編譯器報(bào)error~~~ 非 ARC 下，調(diào)用該方法會(huì)導(dǎo)致編譯器報(bào) issues。此操作的行為是未定義的，可能會(huì)導(dǎo)致運(yùn)行時(shí) crash 或者其它未知行為
  • 釋放一個(gè)已經(jīng)廢棄了的對(duì)象
id obj = [[NSObject alloc] init];//持有新生成的對(duì)象
[obj doSomething];//使用該對(duì)象
[obj release];//釋放該對(duì)象，不再持有了
[obj release];//釋放已經(jīng)廢棄了的對(duì)象，崩潰

autorelease

當(dāng)對(duì)象超出其作用域時(shí)，對(duì)象實(shí)例的 release 方法就會(huì)被調(diào)用，autorelease 的具體使用方法如下：

  • 生成并持有 NSAutoreleasePool 對(duì)象。
  • 調(diào)用已分配對(duì)象的 autorelease 方法。
  • 廢棄 NSAutoreleasePool 對(duì)象。
- (id) getAObjNotRetain {
    id obj = [[NSObject alloc] init]; // 自己持有對(duì)象
    [obj autorelease]; // 取得的對(duì)象存在，但自己不持有該對(duì)象
    return obj;
}

這個(gè)特性是使用 autorelease 來實(shí)現(xiàn)的，autorelease 使得對(duì)象在超出生命周期后能正確的被釋放(通過調(diào)用 release 方法)。在調(diào)用 release 后，對(duì)象會(huì)被立即釋放，而調(diào)用 autorelease 后，對(duì)象不會(huì)被立即釋放，而是注冊(cè)到 autoreleasepool 中，當(dāng) autoreleasepool 銷毀時(shí)，會(huì)對(duì) autoreleasepool 里面的所有對(duì)象做一次 release 操作。

在 ARC 環(huán)境下，id 類型和對(duì)象類型和 C 語(yǔ)言其他類型不同，類型前必須加上所有權(quán)的修飾符。
所有權(quán)修飾符總共有4種：

  • __strong
  • __weak
  • __autoreleasing
  • __unsafe_unretained

__strong

__strong 表示強(qiáng)引用，對(duì)應(yīng)定義 property 時(shí)用到的 strong。當(dāng)對(duì)象沒有任何一個(gè)強(qiáng)引用指向它時(shí)，它才會(huì)被釋放。如果在聲明引用時(shí)不加修飾符，那么引用將默認(rèn)是強(qiáng)引用。當(dāng)需要釋放強(qiáng)引用指向的對(duì)象時(shí)，需要保證所有指向?qū)ο髲?qiáng)引用置為 nil。__strong 修飾符是 id 類型和對(duì)象類型默認(rèn)的所有權(quán)修飾符。

__weak

__weak 表示弱引用，對(duì)應(yīng)定義 property 時(shí)用到的 weak。弱引用不會(huì)影響對(duì)象的釋放，而當(dāng)對(duì)象被釋放時(shí)，所有指向它的弱引用都會(huì)自定被置為 nil，這樣可以防止野指針。__weak 最常見的一個(gè)作用就是用來避免強(qiáng)引用循環(huán)。

__weak 的幾個(gè)使用場(chǎng)景：

  • 在 delegate 關(guān)系中防止強(qiáng)引用循環(huán)。在 ARC 特性下，通常我們應(yīng)該設(shè)置 delegate 屬性為 weak 的。但是這里有一個(gè)疑問，我們常用到的 UITableView 的 delegate 屬性是這樣定義的：@property (nonatomic, assign) id<UITableViewDelegate> delegate;，為什么用的修飾符是assign 而不是 weak？其實(shí)這個(gè) assign 在 ARC 中意義等同于 __unsafe_unretained（后面會(huì)講到），它是為了在 ARC 特性下兼容 iOS4 及更低版本來實(shí)現(xiàn)弱引用機(jī)制。一般情況下，你應(yīng)該盡量使用 weak。
  • 在 Block 中防止強(qiáng)引用循環(huán)。
  • 用來修飾指向由 Interface Builder 創(chuàng)建的控件。比如：@property (nonatomic, weak) IBOutlet UIButton *testButton;。

另外，__weak 修飾符的變量，會(huì)被注冊(cè)到 autoreleasePool 中。

{
    id __weak obj1 = obj;
    NSLog(@"obj2-%@",obj1);
}

編譯器轉(zhuǎn)換上述代碼如下:

id obj1;
objc_initweak(&obj1,obj);
id tmp = objc_loadWeakRetained(&obj1);
objc_autorelease(tmp);
NSLog(@"%@",tmp);
objc_destroyWeak(&obj1);

objc_loadWeakRetained 函數(shù)獲取附有 __weak 修飾符變量所引用的對(duì)象并 retain, objc_autorelease 函數(shù)將對(duì)象放入 autoreleasePool 中，據(jù)此當(dāng)我們?cè)L問 weak 修飾指針指向的對(duì)象時(shí)，實(shí)際上是訪問注冊(cè)到自動(dòng)釋放池的對(duì)象。因此，如果大量使用 weak 的話，在我們?nèi)ピL問 weak 修飾的對(duì)象時(shí)，會(huì)有大量對(duì)象注冊(cè)到自動(dòng)釋放池,這會(huì)影響程序的性能。

解決方案：
要訪問 weak 修飾的變量時(shí)，先將其賦給一個(gè) strong 變量，然后進(jìn)行訪問。

為什么訪問 weak 修飾的對(duì)象就會(huì)訪問注冊(cè)到自動(dòng)釋放池的對(duì)象呢?

因?yàn)?weak 不會(huì)引起對(duì)象的引用計(jì)數(shù)器變化，因此，該對(duì)象在運(yùn)行過程中很有可能會(huì)被釋放。所以，需要將對(duì)象注冊(cè)到自動(dòng)釋放池中并在 autoreleasePool 銷毀時(shí)釋放對(duì)象占用的內(nèi)存。

__autoreleasing

在 ARC 模式下，我們不能顯示的使用 autorelease 方法了，但是 autorelease 的機(jī)制還是有效的，通過將對(duì)象賦給 __autoreleasing 修飾的變量就能達(dá)到在 MRC 模式下調(diào)用對(duì)象的 autorelease 方法同樣的效果。

__autoreleasing 修飾的對(duì)象會(huì)被注冊(cè)到 Autorelease Pool 中，并在 Autorelease Pool 銷毀時(shí)被釋放。

注意：定義 property 時(shí)不能使用這個(gè)修飾符，因?yàn)槿魏我粋€(gè)對(duì)象的 property 都不應(yīng)該是 autorelease 類型的。

__unsafe_unretained

ARC 是在 iOS5 引入的，而 __unsafe_unretained 這個(gè)修飾符主要是為了在 ARC 剛發(fā)布時(shí)兼容 iOS4 以及版本更低的系統(tǒng)，因?yàn)檫@些版本沒有弱引用機(jī)制。這個(gè)修飾符在定義 property 時(shí)對(duì)應(yīng)的是 unsafe_unretained。__unsafe_unretained 修飾的指針純粹只是指向?qū)ο?，沒有任何額外的操作，不會(huì)去持有對(duì)象使得對(duì)象的 retainCount +1。而在指向的對(duì)象被釋放時(shí)依然原原本本地指向原來的對(duì)象地址，不會(huì)被自動(dòng)置為 nil，所以成為了野指針，非常不安全。

__unsafe_unretained 的應(yīng)用場(chǎng)景：

  • 在 ARC 環(huán)境下但是要兼容 iOS4.x 的版本，用 __unsafe_unretained 替代 __weak 解決強(qiáng)引用循環(huán)的問題。

最后

總結(jié)， autorelease 的機(jī)制卻依然在很多地方默默起著作用，我們來看看這些場(chǎng)景：

  • 方法返回值。
  • 訪問 __weak 修飾的變量。
  • id 的指針或?qū)ο蟮闹羔?id *)。

方法返回值

首先，我們看這個(gè)方法：

-  (NSMutableArray *)array  {
    NSMutableArray *array = [NSMutableArray array];
    return array;
}

轉(zhuǎn)化為

NSMutableArray *array = objc_msgSend(NSMutableArray, @selector(array));
objc_retainAutoreleasedReturnValue(array);
objc_release(array);

這里 array 的所有權(quán)修飾符是默認(rèn)的 __strong。由于 return 使得 array 超出其作用域，它強(qiáng)引用持有的對(duì)象本該被釋放，但是由于該對(duì)象作為函數(shù)返回值，所以一般情況下編譯器會(huì)自動(dòng)將其注冊(cè)到 AutoreleasePool 中（注意這里是一般情況下，在一些特定情況下，ARC 機(jī)制提出了巧妙的運(yùn)行時(shí)優(yōu)化方案來跳過 autorelease 機(jī)制。）。

ARC 模式下方法返回值跳過 autorelease 機(jī)制的優(yōu)化方案

為什么方法返回值的時(shí)候需要用到 autorelease機(jī)制呢？

當(dāng)對(duì)象被作為參數(shù)返回 return 之后，如果調(diào)用者需要使用就需要強(qiáng)引用它，那么它 retainCount + 1，用完之后再清理，使它 retainCount - 1。

如果在方法中創(chuàng)建了對(duì)象并作為返回值時(shí)，根據(jù) ARC 內(nèi)存管理的原則，誰(shuí)創(chuàng)建誰(shuí)釋放。既然作為返回值，就必須保證返回時(shí)對(duì)象沒被釋放以便方法外的調(diào)用者能拿到有效的對(duì)象，否則你返回的是 nil，有何意義呢。所以就需要找一個(gè)合理的機(jī)制既能延長(zhǎng)這個(gè)對(duì)象的生命周期，又能保證對(duì)其釋放。這個(gè)機(jī)制就是 autorelease 機(jī)制。

ARC 模式下在方法 return 的時(shí)候，會(huì)調(diào)用 objc_autoreleaseReturnValue()
方法替代 autorelease。在調(diào)用者強(qiáng)引用方法返回對(duì)象的時(shí)候，會(huì)調(diào)用 objc_retainAutoreleasedReturnValue() 方法，該方法會(huì)去檢查該方法或者調(diào)用方的執(zhí)行命令列表，是否會(huì)被傳給 objc_retainAutoreleasedReturnValue() 方法。如果里面有 objc_retainAutoreleasedReturnValue() 方法，那么該對(duì)象就直接返回給方法或者函數(shù)的調(diào)用方。達(dá)到了即使對(duì)象不注冊(cè)到 autoreleasepool中，也可以返回拿到相應(yīng)的對(duì)象。如果沒傳，那么它就會(huì)走 autorelease 的過程注冊(cè)到 autoreleasepool 中。

訪問 __weak 修飾的變量

在訪問 __weak 修飾的變量時(shí)，實(shí)際上必定會(huì)訪問注冊(cè)到 AutoreleasePool 的對(duì)象。如下來年兩段代碼是相同的效果：

id __weak obj1 = obj0;
NSLog(@"class=%@", [obj1 class]);
// 等同于：
id __weak obj1 = obj0;
id __autoreleasing tmp = obj1;
NSLog(@"class=%@", [tmp class]);

為什么會(huì)這樣呢？因?yàn)?__weak 修飾符只持有對(duì)象的弱引用，而在訪問對(duì)象的過程中，該對(duì)象有可能被廢棄，如果把被訪問的對(duì)象注冊(cè)到 AutoreleasePool 中，就能保證 AutoreleasePool 被銷毀前對(duì)象是存在的。

id 的指針或?qū)ο蟮闹羔?id *)

另一個(gè)隱式地使用 __autoreleasing 的例子就是使用 id 的指針或?qū)ο蟮闹羔?id *) 的時(shí)候。

看一個(gè)最常見的例子：

NSError *__autoreleasing error;
if (![data writeToFile:filename options:NSDataWritingAtomic error:&error]) {
    NSLog(@"Error: %@", error);
}
// 即使上面你沒有寫 __autoreleasing 來修飾 error，編譯器也會(huì)幫你做下面的事情：
NSError *error;
NSError *__autoreleasing tempError = error; // 編譯器添加
if (![data writeToFile:filename options:NSDataWritingAtomic error:&tempError]) {
    error = tempError; // 編譯器添加
    NSLog(@"Error: %@", error);
}

error 對(duì)象在你調(diào)用的方法中被創(chuàng)建，然后被放到 AutoreleasePool 中，等到使用結(jié)束后隨著 AutoreleasePool 的銷毀而釋放，所以函數(shù)外 error 對(duì)象的使用者不需要關(guān)心它的釋放。

在 ARC 中，所有這種指針的指針類型（id *）的函數(shù)參數(shù)如果不加修飾符，編譯器會(huì)默認(rèn)將他們認(rèn)定為 __autoreleasing 類型。

有一點(diǎn)特別需要注意的是，某些類的方法會(huì)隱式地使用自己的 AutoreleasePool，在這種時(shí)候使用 __autoreleasing 類型要特別小心。比如 NSDictionary 的 enumerateKeysAndObjectsUsingBlock 方法：

- (void)loopThroughDictionary:(NSDictionary *)dict error:(NSError **)error {
    [dict enumerateKeysAndObjectsUsingBlock:^(id key, id obj, BOOL *stop) {
        // do stuff
        if (there is some error && error != nil) {
            *error = [NSError errorWithDomain:@"MyError" code:1 userInfo:nil];
        }
    }];
    }
}

上面的代碼中其實(shí)會(huì)隱式地創(chuàng)建一個(gè) AutoreleasePool，類似于：

- (void)loopThroughDictionary:(NSDictionary *)dict error:(NSError **)error {
    [dict enumerateKeysAndObjectsUsingBlock:^(id key, id obj, BOOL *stop) {
        @autoreleasepool {  // 被隱式創(chuàng)建。
            if (there is some error && error != nil) {
                *error = [NSError errorWithDomain:@"MyError" code:1 userInfo:nil];
            }
                      }
    }];
    // *error 在這里已經(jīng)被dict的做枚舉遍歷時(shí)創(chuàng)建的 Autorelease Pool釋放掉了。
    }
}

為了能夠正常的使用 *error，我們需要一個(gè) strong 類型的臨時(shí)引用，在 dict 的枚舉 Block 中是用這個(gè)臨時(shí)引用，保證引用指向的對(duì)象不會(huì)在出了 dict 的枚舉 Block 后被釋放，正確的方式如下：


- (void)loopThroughDictionary:(NSDictionary *)dict error:(NSError **)error {
    NSError * __block tempError; // 加 __block 保證可以在Block內(nèi)被修改。
    [dict enumerateKeysAndObjectsUsingBlock:^(id key, id obj, BOOL *stop) {
        if (there is some error) {
            *tempError = [NSError errorWithDomain:@"MyError" code:1 userInfo:nil];
            }
        }]
    if (error != nil) {
        *error = tempError;
        }
}
最后編輯于 ：
?著作權(quán)歸作者所有,轉(zhuǎn)載或內(nèi)容合作請(qǐng)聯(lián)系作者
平臺(tái)聲明：文章內(nèi)容（如有圖片或視頻亦包括在內(nèi)）由作者上傳并發(fā)布，文章內(nèi)容僅代表作者本人觀點(diǎn)，簡(jiǎn)書系信息發(fā)布平臺(tái)，僅提供信息存儲(chǔ)服務(wù)。

推薦閱讀更多精彩內(nèi)容