长路漫漫，唯剑作伴--Automatic Reference Counting

时间：2021-11-24 16:41:47

一、引用计数

  1. 在OC中，对象什么时候会被释放？

    • 答案是当对象没有被任何变量引用（也可以说是没有指针指向该对象）的时候，就会被释放。

  2. 怎么知道对象已经没有被引用了呢？

    • OC采用引用计数（reference counting）的技术来进行管理：

      • 每个对象都有一个关联的整数，称为引用计数器

      • 当代码需要使用该对象时，则将对象的引用计数加1

      • 当代码结束使用该对象时，则将对象的引用计数减1

      • 当引用计数的值变为0时，表示对象没有被任何代码使用，此时对象将被释放。

    • 内存管理的思考方式：

      • 自己创建的对象自己管理。

      • 不是自己创建的对象，自己也能持有。

      • 不再需要自己持有的对象时，释放。

      • 不是自己持有的对象，不能释放。

      • 总结一句话就是：谁创建，谁释放，谁持有，谁管理。

    • 与之对应的消息发送方法如下：

      • 增加引用计数：alloc、new、copy、mutableCopy（此为生成），retain（此为持有对象）。

      • 减少引用计数：release（此为释放对象）。

      • 释放dealloc（此为废弃对象）

    • 下面通过一个简单的例子说明：

      • 新建Dog类，重写其创建和销毁的方法：

        @implementation Dog
 
    - (instancetype)init {
        if (self = [super init]) {
            NSLog(@"小狗被派出去啦！初始引用计数为 %ld",self.retainCount);
        }
        return self;
    }
 
    - (void)dealloc {
        NSLog(@"小狗回到宠物中心");
        [super dealloc];
    }
@end

      • 在main方法中创建dog对象，給dog发送消息：

        //模拟：宠物中心派出小狗
Dog * dog = [[Dog alloc]init];
//模拟：xiaoming需要和小狗玩耍，需要将其引用计数加1
[dog retain];
NSLog(@"小狗的引用计数为 %ld",dog.retainCount);
//模拟：xiaoming不和小狗玩耍了，需要将其引用计数减1
[dog release];
NSLog(@"小狗的引用计数为 %ld",dog.retainCount);
//没人需要和小狗玩耍了，将其引用计数减1
[dog release];
//将指针置nil，否则变为野指针
dog = nil;

      • 输出结果为：

        [34691:7638855] 初始引用计数为 1
[34691:7638855] 小狗的引用计数为 2
[34691:7638855] 小狗的引用计数为 1
[34691:7638855] 销毁Dog

      • 可以看到，引用计数帮助宠物中心很好的标记了小狗的使用状态，在完成任务的时候及时收回到宠物中心。

    • 思考几个问题：

      • NSString引用计数问题：

        NSString * str = @"hello guys";
NSLog(@"%ld", str.retainCount);
// 会发现引用计数为－1，这可以理解为NSString实际上是一个字符串常量，是没有引用计数的（或者它的引用计数是一个很大的值（使用%lu可以打印查看），对它做引用计数操作没实质上的影响）。

      • 赋值不会拥有某个对象:

        NSString * name = dog.name;
// 这里仅仅是指针赋值操作，并不会增加name的引用计数，需要持有对象必须要发送retain消息。

      • dealloc：

        • 由于释放对象是会调用dealloc方法，因此重写dealloc方法来查看对象释放的情况，如果没有调用则会造成内存泄露。在上面的例子中我们通过重写dealloc让小狗被释放的时候打印日志来告诉我们已经完成释放。

      • 在上面例子中，如果我们增加这样一个操作：

        //没人需要和小狗玩耍了，将其引用计数减1
[dog release];
NSLog(@"%ld",dog.retainCount);
// 会发现获取到的引用计数为1，为什么不是0呢？
// 这是因为对引用计数为1的对象release时，系统知道该对象将被回收，就不会再对该对象的引用计数进行减1操作，这样可以增加对象回收的效率。

 二、自动释放池

  1. 思考

    • 现在已经明确了，当不再使用一个对象时应该将其释放，但是在某些情况下，我们很难理清一个对象什么时候不再使用（比如xiaoming和小狗玩耍结束的时间不确定），这可怎么办？

    • ObjC提供autorelease方法来解决这个问题，当給一个对象发送autorelease消息时，方法会在未来某个时间給这个对象发送release消息将其释放，在这个时间段内，对象还是可以使用的。

  2. 那autorelease的原理是什么呢？

    • 原理就是对象接收到autorelease消息时，它会被添加到了当前的自动释放池中，当自动释放池被销毁时，会給池里所有的对象发送release消息。

  3. 创建

    • 方法一：使用NSAutoreleasePool来创建

      NSAutoreleasePool * pool = [[NSAutoreleasePool alloc]init];
//这里写代码
[pool release];

    • 方法二：使用@autoreleasepool创建

      @autoreleasepool {
    //这里写代码
}

    • 自动释放池创建后，就会成为活动的池子，释放池子后，池子将释放其所包含的所有对象。

    • 以上两种方法推荐第一种，因为将内存交给ObjC管理更高效。

    • 自动释放池什么时候创建？

      • app使用过程中，会定期自动生成和销毁自动释放池，一般是在程序事件处理之前创建，当然我们也可以自行创建自动释放池，来达到我们一些特定的目的。

    • 自动释放池什么时候销毁？

      • 自动释放池的销毁时间是确定的，一般是在程序事件处理之后释放，或者由我们自己手动释放。

  4. 下面举例说明自动释放池的工作流程：

    • 代码

      //创建一个自动释放池
NSAutoreleasePool * pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init];
//模拟：宠物中心派出小狗
Dog * dog = [[Dog alloc]init];
//模拟：xiaoming需要和小狗玩耍，需要将其引用计数加1
[dog retain];
NSLog(@"小狗的引用计数为 %ld",dog.retainCount);
//模拟：xiaohong需要和小狗玩耍，需要将其引用计数加1
[dog retain];
NSLog(@"小狗的引用计数为 %ld",dog.retainCount);
//模拟：xiaoming确定不想和小狗玩耍了，需要将其引用计数减1
[dog release];
NSLog(@"小狗的引用计数为 %ld",dog.retainCount);
//模拟：xiaohong不确定何时不想和小狗玩耍了，将其设置为自动释放
[dog autorelease];
NSLog(@"小狗的引用计数为 %ld",dog.retainCount);
//没人需要和小狗玩耍了，将其引用计数减1
[dog release];
NSLog(@"释放池子");
[pool release];
//创建一个自动释放池
@autoreleasepool {
    //模拟：宠物中心派出小狗
    Dog * dog = [[Dog alloc]init];
    //模拟：xiaoming需要和小狗玩耍，需要将其引用计数加1
    [dog retain];
    NSLog(@"小狗的引用计数为 %ld",dog.retainCount);
    //模拟：xiaohong需要和小狗玩耍，需要将其引用计数加1
    [dog retain];
    NSLog(@"小狗的引用计数为 %ld",dog.retainCount);
    //模拟：xiaoming确定不想和小狗玩耍了，需要将其引用计数减1
    [dog release];
    NSLog(@"小狗的引用计数为 %ld",dog.retainCount);
    //模拟：xiaohong不确定何时不想和小狗玩耍了，将其设置为自动释放
    [dog autorelease];
    NSLog(@"小狗的引用计数为 %ld",dog.retainCount);
    //没人需要和小狗玩耍了，将其引用计数减1
    [dog release];
    NSLog(@"释放池子");
}

    • 结果

      [34819:7801589] 初始引用计数为 1
[34819:7801589] 小狗的引用计数为 2
[34819:7801589] 小狗的引用计数为 3
[34819:7801589] 小狗的引用计数为 2
[34819:7801589] 小狗的引用计数为 2
[34819:7801589] 释放池子
[34819:7801589] 销毁Dog
// 可以看到，当池子释放后，dog对象才被释放，因此在池子释放之前，xiaohong都可以尽情地和小狗玩耍。

  5. 使用自动释放池需要注意：

    • 自动释放池实质上只是在释放的时候給池中所有对象对象发送release消息，不保证对象一定会销毁，如果自动释放池向对象发送release消息后对象的引用计数仍大于1，对象就无法销毁。

    • 自动释放池中的对象会集中同一时间释放，如果操作需要生成的对象较多占用内存空间大，可以使用多个释放池来进行优化。比如在一个循环中需要创建大量的临时变量，可以创建内部的池子来降低内存占用峰值。

    • autorelease不会改变对象的引用计数。

  6. 自动释放池的常见问题

    • 在管理对象释放的问题上，自动帮助我们释放池节省了大量的时间，但是有时候它却未必会达到我们期望的效果，比如在一个循环事件中，如果循环次数较大或者事件处理占用内存较大，就会导致内存占用不断增长，可能会导致不希望看到的后果。

    • 示例代码：

      for (int i = 0; i < 100000; i ++) {
    NSString * log  = [NSString stringWithFormat:@"%d", i];
    NSLog(@"%@", log);
}

    • 前面讲过，自动释放池的释放时间是确定的，这个例子中自动释放池会在循环事件结束时释放，那问题来了：在这个十万次的循环中，每次都会生成一个字符串并打印，这些字符串对象都放在池子中并直到循环结束才会释放，因此在循环期间内存不增长。

    • 这类问题的解决方案是在循环中创建新的自动释放池，多少个循环释放一次由我们自行决定。

      for (int i = 0; i < 100000; i ++) {
    @autoreleasepool {
        NSString * log  = [NSString stringWithFormat:@"%d", i];
        NSLog(@"%@", log);
    }
}

  7. 被autorelease处理过的对象的释放时机

    • autorelease并不是根据作用域来决定释放时机的，而是Runloop。当一个runloop结束时系统才会一次性清理掉被autorelease处理过的对象，其实本质上说是在本次runloop迭代结束时清理掉被本次迭代期间被放到autorelease pool中的对象的。至于何时runloop结束并没有固定的duration！

 

三、ARC

  1. 简介

    • ARC，自动引用计数，是指iOS的内存管理使用引用计数的技术。

    • 在OC中采用Automatic Reference Counting的机制，让编译器进行内存管理。在新一代的Apple LLVM编译器中设置ARC为有效状态，就不用再次键入retain、release代码，这在降低程序崩溃、内存泄漏等风险的同时，很大程度上减少了开发程序的工作量。编译器完全清楚目标对象，并能立刻释放那些不再被使用的对象（有待斟酌）。如此一来，应用程序将具有可预测性，且运行流畅，速度也将大幅提升。（摘自苹果官方文档说明）

  2. ARC修饰符

    • __strong：强引用，持有所指向对象的所有权，无修饰符情况下的默认值。如需强制释放，可置nil。

      • 比如我们常用的定时器：NSTimer * timer = [NSTimer timerWith...];

      • 相当于NSTimer * __strong timer = [NSTimer timerWith...];

      • 当不需要使用时，强制销毁定时器：[timer invalidate];timer = nil;

    • __weak：弱引用，不持有所指向对象的所有权，引用指向的对象内存被回收之后，引用本身会置nil，避免野指针。

      • __weak __typeof(self) weakSelf = self;

    • __autoreleasing：自动释放对象的引用，一般用于传递参数

    • __unsafe_unretained：为兼容iOS5以下版本的产物，可以理解成MRC下的weak，现在基本用不到，这里不作描述

    • 使用__autoreleasing可能会遇到哪些问题？

    • 使用修饰符的正确姿势

      NSString * __weak str = @"hehe"; // 正确！

__weak NSString *str = @"hehe";  // 错误！

// 我相信很多人都和我一样，从开始用ARC就一直用上面那种错误的写法。
// 那这里就有疑问了，既然文档说是错误的，为啥编译器不报错呢？好吧，是苹果考虑到很多人会用错，所以在编译器这边贴心地帮我们忽略并处理掉了这个错误：）
// 虽然不报错，但是我们还是应该按照正确的方式去使用这些修饰符
// 如果你以前也常常用错误的写法，那看到这里记得以后不要这么写了，哪天编译器怒了，再不支持错误的写法，就要郁闷了。
// （参见苹果官方文档）
  3. sasf

 

 

 

 

 

 

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