objective-C 的内存管理之-自动释放池(autorelease pool)

如果一个对象的生命周期显而易见，很容易就知道什么时候该new一个对象，什么时候不再需要使用，这种情况下，直接用手动的retain和release来判定其生死足矣。但是有些时候，想知道某个对象在什么时候不再使用并不那么容易。如果下面的代码，看上去非常简单:

Sample.h类接口部分

#import < Foundation / Foundation.h >
@interface Sample : NSObject {

}

-(NSString*) toString;

@end

Sample.m 类实现部分

#import "Sample.h"

@implementation Sample


-(NSString*) toString
{
	NSString* str = [[NSString alloc] initWithFormat:@"This is %@ class",@"Sample"];
	return str;
}
@end

在main函数中调用

#import <Foundation/Foundation.h>
#import "Sample.h"

int main (int argc, const char * argv[]) {	
	
	Sample *s = [Sample new];
	NSLog(@"%@",[s toString]);
	[s release];
	
    return 0;
	
    
}

不知道您是否意识到这段代码有内存泄漏问题，因为Sample.m的toString方法生成了一个NSString类的实例，但是main函数最后只释放了Sample的实例s，却并未释放这个NSString类的字符串实例！

要纠正这个错误，main函数应该改成：

int main (int argc, const char * argv[]) {	
	
	Sample *s = [Sample new];
	NSString* str = [s toString];
	NSLog(@"%@",str);
	[str release];//手动释放NSString字符串实例
	[s release];
	
    return 0;	
    
}

这种隐藏的错误很容易发生，也容易被忽视。为此obj-c 引用了自动释放池(autorelease pool)，每次用xcode创建项目时，可能大家已经注意到了有类似下面的代码模板：

int main (int argc, const char * argv[]) {	
	
	NSAutoreleasePool * pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init];
	
	//insert code here...
	NSLog(@"Hello,World!");
	
	[pool drain];	
    return 0;	
    
}

即：xcode为开发者写的代码外层包了一层NSAutoreleasePool。这个池(pool)类似数据结构中的堆栈(Stack)，相当于一个容器，每次对象调用autorelease方法时（obj-c中的正式说法应该是：对象发送autorelease消息），对象的引用计数并不真正变化，而是向pool中添加一条记录，记下对象的这种要求。最后当pool发送drain或release消息时，池中的所有对象的这种要求一一被执行（即：pool被销毁前，会通知池中的所有对象，全部发送release消息真正将引用计数减少，如果对象之前有发送过autorelease消息）

下面看一下基本的使用，先给Sample添加一个属性int型的flag（用于在销毁时看到是哪一个实例正在被销毁），同时重写dealloc()以便在释放时能输出一些信息

Sample.h

#import <Foundation/Foundation.h>

@interface Sample : NSObject {	

}

-(NSString*) toString;

//增加一个int型的属性flag
@property int flag;

@end

Sample.m

#import "Sample.h"

@implementation Sample

//自动生成属性flag的setter与getter方法
@synthesize flag;

-(NSString*) toString
{
	NSString* str = [[NSString alloc] initWithFormat:@"This is Sample%d",flag];
	return str;
}


-(void)dealloc
{
	NSLog(@"Sample %d is going to die.",flag);
	[super dealloc];
}
@end

使用自动释放池后的main函数

#import <Foundation/Foundation.h>
#import "Sample.h"

int main (int argc, const char * argv[]) {	
	
	NSAutoreleasePool * pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init];
	
	Sample *s1 = [Sample new];
	Sample *s2 = [Sample new];
	
	s1.flag=1;
	s2.flag=2;
	
	[s1 autorelease];
	[s2 autorelease];
	
	
	[pool drain];	
    return 0;	
    
}

运行结果为：

2011-02-24 13:28:09.759 MemoryManage[282:a0f] Sample 2 is going to die.
2011-02-24 13:28:09.769 MemoryManage[282:a0f] Sample 1 is going to die.

从结果上看，pool是后进先出的，即：最后autorelease的最先释放（符合stack数据结构的特征）。再回到前面提到的toString方法中内存泄漏的问题，明白pool的基本原理后，只要把return str换成retrun [str autorelease]就行了，即把该字符串在池中登记，这样当[pool drain]时，所有登记的对象，将自动调用release方法，从而得到释放。

自动释放池从功能上可以理解为一种延时释放技术：即通过发送autorelease消息，向自动释放池登记，表明自己将来会在pool销毁时，一并发送release消息销毁自己。

最后提几点注意事项：

1、NSAutoreleasePool的实例pool本身也是一个对象，同样需要释放，所以最后也同样需要[pool release]或[pool drain]，也正是这一行代码，才会将池中的所有对象同时释放。--注：drain仅适用于max os高版本，低版本不适用，而release通用，其它并无太大差别

2、pool在release时，仅仅只是简单的让所有池中的对象都发送release而已，并无其它玄机。(即：让池中所有对象的引用计数减1) 所以，如果你在之前用代码强制retain了某对象的引用计数，即使pool被release了，池中的对象仍然有可能因为引用计数仍大于1，而未被销毁。比如下面的代码：

#import <Foundation/Foundation.h>
#import "Sample.h"

int main (int argc, const char * argv[]) {	
	
	NSAutoreleasePool * pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init];
	
	Sample *s1 = [Sample new];//retainCount=1
	Sample *s2 = [Sample new];//retainCount=1
	
	s1.flag=1;
	s2.flag=2;
	
	NSLog(@"s1.retainCount=%d,s2.retainCount=%d",[s1 retainCount],[s2 retainCount]);
	
	[s1 autorelease];//retainCount仍为1
	
	NSLog(@"s1.retainCount=%d,s2.retainCount=%d",[s1 retainCount],[s2 retainCount]);
	
	[s2 retain];//retainCount=2
	[s2 autorelease];//retainCount仍为2	
	
	NSLog(@"s1.retainCount=%d,s2.retainCount=%d",[s1 retainCount],[s2 retainCount]);	
	
	[pool drain];	
   
	return 0;	
    
}

运行结果：

2011-02-24 13:49:22.558 MemoryManage[461:a0f] s1.retainCount=1,s2.retainCount=1
2011-02-24 13:49:22.566 MemoryManage[461:a0f] s1.retainCount=1,s2.retainCount=1
2011-02-24 13:49:22.567 MemoryManage[461:a0f] s1.retainCount=1,s2.retainCount=2
2011-02-24 13:49:22.578 MemoryManage[461:a0f] Sample 1 is going to die.

因为s2发送了retain消息，从而让其引用计数上升为2，所以最终即使pool释放后，s2仍未销毁。

3、在iphone/ipad等内存有限的手持设备上，并不建议使用autorelease，因为说到底这是一种延时释放，如果你的程序一直在跑，代码尚未执行到[pool release]之前，即使有很多对象不再需要了，但它们占用的内存并未真正释放。

4、不要把大量循环操作放到同一个NSAutoreleasePool之间，道理同上，这样会使池中有大量对象，导致程序在运行时占用较多内存。比如下面这段代码：

int main (int argc, const char * argv[]) {	
	
	NSAutoreleasePool * pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init];	
		
	int i;
	
	for	(i=0;i<10000;i++){
		Sample *s = [Sample new];
		s.flag = i;
		NSLog(@"%@",[s toString]);
		[s autorelease];
	}
   
	[pool release];
	return 0;	
    
}

上面的代码运行时，必须等整个循环结束后才开始销毁对象。可以改进为下面这样：

int main (int argc, const char * argv[]) {	
	
	NSAutoreleasePool * pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init];	
		
	int i;
	
	for	(i=0;i<10000;i++){
		Sample *s = [Sample new];
		s.flag = i;
		NSLog(@"%@",[s toString]);
		[s autorelease];
		if (i % 100==0)
		{
			[pool release];
			pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init];
		}
	}
   
	[pool release];
	return 0;	
    
}

这样每当池子里有100个对象时，就释放一次，这样程序在运行时占用的内存就会少很多

最后从书上抄一段号称Cocoa内存管理的黄金定律：如果我使用了new、alloc或copy方法获得一个对象，则我必须释放(release)或自动释放(autorelease)该对象