OC内存管理详解

前言

由于移动设备的内存有限，所以我们需要对内存进行严格的管理，以避免内存泄露造成资源浪费。在OC中，只有对象才属于内存管理范围，例如int、struce等基本数据类型不存在内存管理的概念。在iOS开发中，对内存的管理实际上就是对引用计数器的管理。

OC内存管理的三种方式

自动垃圾收集(Automatic Garbage Collection)；
手动引用计数器(Manual Reference Counting)和自动释放池；
自动引用计数器(Automatic Reference Counting)。

自动垃圾收集

在OC2.0中，有一种自动垃圾收集的内存管理形式，通过垃圾自动收集，系统能够自动检测出对象是否拥有其他的对象，当程序运行期间，不被引用的对象就会自动释放。
说明：在iOS运行环境中不支持自动垃圾收集，在OS X环境才支持，但是Apple现在不建议使用该方法，而是推荐使用ARC进行替代。

手动引用计数器(MRC)和自动释放池；

引用计数器的概念

顾名思义，引用计数器即一个对象被引用(使用)的次数，每个对象的引用计数器占用4个字节。
如下图所示，当使用A创建一个对象object的时候，object的RC默认为1，当B也指向object的时候，object的RC+1=2。然后A指针不指向object的时候，object的RC-1=2-1=1。最后当B也不指向object的时候，object的RC-1=1-1=0，此时对象object被销毁。
说明： 当一个对象被创建的时候，该对象的RC默认为1；当该对象被引用一次，需要调用retain方法，使RC的值+1；当指针失去对该对象的引用，需要调用release方法，使RC的值-1；当RC=0的时候，该对象被系统自动销毁回收。

Paste_Image.png

手动引用计数器(MRC)

MRC即我们通过人为的方式来控制引用计数器的增减，影响对象RC值得方法有以下几种：

new、alloc、copy、mutableCopy，这几种方法用来创建一个新的对象并且获得对象的所有权，此时RC的值默认为RC=1；
retain,对象调用retain方法，该对象的RC+1;
release，对象调用 release方法，该对象的RC-1;
dealloc，dealloc方法并不会影响RC的值，但是当RC的值为0时，系统会调用dealloc方法来销毁对象。
下面给一个例子：

//Book类的声明和实现
@interface Book:NSObject

@end
@implementation Book

@end

//Peron类的声明和实现
@interface Person:NSObject
{
    Book *_book;
}
- (void)setBook:(Book *)book;
@end
@implementation Person
- (void)setBook:(Book *)book
{
    if(_book != book)
    {//如果新设置的book对象不是之前指向的book对象
          [_book release];//使之前对象的RC-1
          _book = [book retain];//当前引用的RC+1  
    }
- (void)dealloc //重载dealloc方法销毁对象
{
    [_book release];//由于_book控制了Book对象，_book调用release方法使RC-1
    [super dealloc];//调用父类的dealloc方法，而且必须放在最后一行
}
}
@end

//主函数测试
void main()
{
    Book *b=[Book new];
    Person *p = [Person new];
    p.book = b;
    [b release];//b控制了Book对象，b调用release方法使RC-1
    [p release];//p控制了Person对象，p调用release方法使RC-1
}

通过上面代码知道，成员变量的设值和取值方法是手动生成的，而且setter方法中成员变量的引用计数器也是手动设置，我们也可以通过@property以及相应关键字来由编译器生成。
关于在MRC中@property关键字如下：
1. assign和retain和copy
这几个关键字用于setter方法的内存管理，如果使用assign（一般用于非OC对象），那么将直接执行赋值操作；如果使用retain（一般用于OC对象）,那么将retain新值，release旧值；如果使用copy，那么将release旧值，copy新值。不显示使用assign为默认值。
2. nonatomic和atomic
这两个关键字用于多线程管理，nonatomic的性能高，atomic的性能低。不显示使用atomic为默认值。
3.readwrite和readonly
这两个关键字用于说明是否生成setter方法，readwrite将自动生成setter和getter方法，readonly 只生成getter方法。不显示使用readwrite为默认值。
4. getter和setter
这两个关键字用于给设值和取值方法另外起一个名字。例如@property(getter=a,setter=b:) int age;相当于取值方法名为a，设值方法名为b:。
如果使用@property属性，那么上面代码可以改为：

//Book类的声明和实现
@interface Book:NSObject

@end
@implementation Book

@end

//Peron类的声明和实现
@interface Person:NSObject
- (void)dealloc；
@property(nonatomic,retain) Book *_book;
@end
@implementation Person
- (void)dealloc //重载dealloc方法销毁对象
{
    [_book release];//用于_book控制了Book对象，_book调用release方法使RC-1
    [super dealloc];//调用父类的dealloc方法，而且必须放在最后一行
}
}
@end

//主函数测试
void main()
{
    Book *b=[Book new];
    Person *p = [Person new];
    p.book = b;
    [b release];//b控制了Book对象，b调用release方法使RC-1
    [p release];//p控制了Person对象，p调用release方法使RC-1
}

循环引用内存管理原则

对于两个类A包含B，B包含A的循环引用情况下，看如下代码：

//Book1类的声明和实现
@interface Book1:NSObject
@property(nonatomic,retain) Book2 *_book2;
- (void)dealloc；
@end
@implementation Book1
- (void)dealloc //重载dealloc方法销毁对象
{
    [_book2 release];//用于_book控制了Book对象，_book调用release方法使RC-1
    [super dealloc];//调用父类的dealloc方法，而且必须放在最后一行
}
@end

//Book2类的声明和实现
@interface Book2:NSObject
@property(nonatomic,retain) Book1 *_book1;
- (void)dealloc；
@end
@implementation Book2
- (void)dealloc //重载dealloc方法销毁对象
{
    [_book1 release];//用于_book控制了Book对象，_book调用release方法使RC-1
    [super dealloc];//调用父类的dealloc方法，而且必须放在最后一行
}
}
@end

//主函数测试
void main()
{
    Book1 *b1=[[Book1 alloc] init];
    Book2 *b2=[[Book2 alloc] init];
    b1.book2 = b2;
    b2.book1 = b1;
    [b1 release];
    [b2 release];
}

下面分析主函数代码，当执行Book1 *b1=[[Book1 alloc] init]后，b1指向Book1。当执行Book2 *b2=[[Book2 alloc] init]后，b2指向Book2。当执行b1.book2 = b2后，Book1的成员变量_b2指向Book2。当执行b2.book1 = b1后，Book2的成员变量_b1指向Book1。内存中具体关系如下图所示。

此时Book1的引用计数器RC=2，Book2的引用计数器RC=2。
当执行 [b1 release]后，b1释放对Book1的控制权，此时Book1的引用计数器RC=2-1=1。
当执行[b2 release]后，b2释放对Book2的控制权，此时Book2的引用计数器RC=2-1=1。
那么由于仍有指针指向Book1和Book2，这时内存中Book1和Book2的关系如黑色椭圆内所示。所以并不会调用dealloc函数，所以Book1和Book2并不会毁销，这样就造成了 内存泄露。

Paste_Image.png

对于上面这种情况，只需要在Book1和Book2的@property属性声明中一端使用retain，一端使用assign。即将@property(nonatomic,retain) Book1 *_book1或者@property(nonatomic,retain) Book2 *_book2中的一个retian改为assign。具体原因自己分析。

看下面这种循环引用情况，只能使用assign。

@interface Book:NSObject
@property(nonatomic,assign)id  instance;  //此处必须用assign
- (void)dealloc；
@end
@implementation Book
- (void)dealloc //重载dealloc方法销毁对象
{
    [_instance release];//用于_book控制了Book对象，_book调用release方法使RC-1
    [super dealloc];//调用父类的dealloc方法，而且必须放在最后一行
}
@end

void mian()
{
    Book b1 = [[Book alloc] init];
    Book b2 = [[Book alloc] init];
    b1.instance = b2;
    b2.instance = b1;
    [b1 release];
    [b2 release];
}

大家可以分析一下，如果@property(nonatomic,assign)id instance; 中将assign换为retain，那么也将造成内存泄露。

Autorelease Pool的使用

顾名思义，autorelease即自动释放对象，不需要我们手动释放。从上面代码我们知道，在主函数中，创建对象obj后，总要手动调用[obj release]方法，这样无疑使工作量变大，且对我们的技术增长毫无意义。为了减少这种无意义的工作，可以使用Autorelease Pool方式。
Autorelease Pool即自动释放池，在Autorelease Pool内的对象在创建时只要调用了autorelease方法，那么在该池子内的对象的最后的release方法的调用将由编译器完成。

Autorelease Pool的创建有两种方式：

1.通过@autoreleasepool方法创建，如下：
@autoreleasepool{
//在大括号内创建的对象最后不需要手动调用release方法。
}

2. 通过NSAutoreleasePool类创建，如下：
NSAutoreleasePool *pool = [[NSAutoreleasePool alloc]  init];
//此范围为自动释放池
[pool release];

Autorelease Pool的使用例子如下：

void main()
{ 
    @autoreleasepool
    {
        Person p = [[[Person alloc] init] autorelease]; //调用autorelease方法
        //不需要再调用[p release];方法，超过autoreleasepool作用域会自动调用该方法。
    }    
}

在返回对象的方法中最好使用自动释放池释放对象，因为如果将新创建的对象作为返回值，由于在返回该对象之前并不能释放该对象，所以可以通过自动释放池来延迟该对象的释放。示例代码如下：

-(Person *)getNewPerson
{
    Person p* = [[[Person alloc] init] autorelease];
    //do something
    return p;
}
或者
{
    Person p* = [[Person alloc] init] ;
    //do something
    return [p autorelease];
}

注意点：

release方法不能多次调用，该调用的时候调用，否则容易造成野指针错误。

创建对象时多次调用autorelease方法，容易造成野指针错误。

在自动释放池中新创建的对象并不是一定会添加到释放池中，例如由new、alloc、copy、mutableCopy创建的对象并不会加到自动释放池中，并且必须手动调用release方法才能释放对象。如果想让新创建的对象加入到自动释放池中，就必须调用autorelease方法。

使用autorelease方法并不会使引用计数器的值增加，只是表示将该对象加入到自动释放池中。

自动引用计数器(ARC)

ARC将由编译器来自动完成对象引用计数器的控制，不需要手动完成。
ARC模式下，创建的新对象通常由以下几种关键字来限定。

__strong(默认值)，由__strong修饰的为强指针，对象只要有强指针指向就不会被销毁；每当一个强指针指向一个对象，该对象的的RC+1；
__weak,由__weak修饰的为弱指针，弱指针所指向的对象并不会改变RC值，弱指针只表示是对对象的引用；当弱指针所指向的对象销毁时，该弱指针的值变为nil；
__unsafe_unretained,__unsafe_unretained修饰的对象指针所指向的对象也不会改变RC值，也只表示是对对象的引用；当所指向的对象销毁时，该指针的值不会变为nil，仍是保留原有的地址；

在ARC模式下，MRC中的retain、release等方法变的不可用，因为ARC是不需要我们手动管理内存的，一切由编译器完成。
MRC模式下，将一个对象指针赋值给另一个对象指针如下：

Person p1 = [Person new];
Person p2 = [Person new];
[p2 release]//在p2失去对对象的控制权时需要先release
p2 = p1;//进行赋值操作

但是在ARC模式下，我们完全可以不关心具体怎么操作，只需要直接进行赋值即可：

Person p1 = [Person new];
Person p2 = [Person new];
p2 = p1;//进行赋值操作

ARC模式下的循环引用

在ARC模式下，@property属性关于内存管理的修饰符为strong和weak（MRC下的retain和assign不可用），表示声明为强指针还是弱指针。通常情况下都是使用strong来修饰，但是在循环引用却不是。

下面这种情况一端使用strong修饰，一端使用weak修饰。如果都使用strong修饰，那么将造成对象的循环保持，造成内存泄露。

//Book1类的声明和实现
@interface Book1:NSObject
@property(nonatomic,strong) Book2 *_book2;
@end
@implementation Book1

@end

//Book2类的声明和实现
@interface Book2:NSObject
@property(nonatomic,weak) Book1 *_book1;
@end
@implementation Book2

@end

//主函数测试
void main()
{
    Book1 *b1=[[Book1 alloc] init];
    Book2 *b2=[[Book2 alloc] init];
    b1.book2 = b2;
    b2.book1 = b1;
}

下面这种循环引用情况，只能使用weak。如果使用strong修饰，那么将造成对象的循环保持，造成内存泄露。

@interface Book:NSObject
@property(nonatomic,weak)id  instance;  //此处必须用assign
@end
@implementation Book

@end

void mian()
{
    Book b1 = [[Book alloc] init];
    Book b2 = [[Book alloc] init];
    b1.instance = b2;
    b2.instance = b1;
}

注意点：

ARC模式下仍能使用自动释放池；

MRC下的retain、release、retainCount、autorelease等方法不可使用。

注意循环引用下strong和weak的选择。

总结

内存管理的本质是对对象引用计数器的操作，理解MRC模式下内存管理操作有助于我们对OC内存管理的理解。内存管理只针对对象而言，注意MRC和ARC下@property属性关键字的选择，在MRC模式下，OC对象通常使用retain关键字，非OC对象使用assign关键字，但是循环引用是一个例外，通常需要一端使用assign，一端使用retain；在ARC模式下，OC对象通常使用strong关键字，非OC对象使用assign关键字，但是循环引用是一个例外，通常需要一端使用strong，一端使用weak。

posted @ 2016-06-05 16:01 可乐1314的故事阅读(394) 评论(0) 编辑收藏举报

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