[objective-c] 08 - 内存管理

 

OC语言中的内存管理机制为ARC(Automatic Reference Counting,自动引用计数)。于2011年中旬推出，替换陈旧且低效的手动内存管理，关于手动内存管理的内容，本章教程不再讲授。本章主要从以下几个方面对内存管理进行展开讲解。

• 内存管理原则
• 对象引用类型
• 属性引用类型
• 强引用循环
• AUTO类型与释放池

1.内存管理原则

核心原则：没有被对象指针使用（指向）的内存立即释放。这个原则决定一般情况下，不会有内存泄露的情况存在，但存在特殊情况，也是本章最后一个专题要阐述的问题。

内存泄露是指，一块没有被指针引用的内存，但由于一些原因，无法释放，造成内存浪费的情况。

管理原则

• 强引用对象指针使用中的内存绝对不会释放。
• 归零弱引用对象指针使用中的内存，释放情况由其他对象指针决定，本身不影响内存释放与否，但其指向的内存一旦释放，本身立即置nil，保证不出现野指针。
• 弱引用对象指针使用中的内存，释放情况由其他对象指针决定，本身不影响内存释放与否，但其指向的内存一旦释放，本身值不会发生改变，会出现野指针的情况。
• AUTO类型对象指针使用过或使用中的内存，出释放池才会释放。通过AUTO类型与释放池配合使用，可以精确调节内存时间，提前或延后。

2.对象引用类型

对象引用类型有如下四种

• 强引用：__strong修饰的对象指针或无修饰的对象指针
• 归零弱引用：__weak修饰的对象指针
• 弱引用：__unsafe__unretain修饰的对象指针
• AUTO类型：__autoreleasing修饰的对象指针

首先分析强引用对象指针的使用情况。在分析内存释放情况时，我们需要一个测试类进行释放测试。当一个对象释放时，它的dealloc方法会被调用。所以我们在dealloc方法中进行相关输出，便能精确看到，该对象何时释放。

@interface Test : NSObject

@end

@implementation Test

- (void)dealloc
{
    NSLog(@"该对象释放");
}

@end

情况1

int main(int argc, const char * argv[])
{
    {
        Test * t = [[Test alloc]init];
    }
    //代码运行至此，t的作用域结束，t指向的内存并无其他对象指针使用，所以，该内存在此释放。

    return 0;
}

情况2

int main(int argc, const char * argv[])
{
    {
        Test * t1;
        {
            Test * t = [[Test alloc]init];
            t1 = t;
        }
        //代码运行至此，t作用域结束，但t指向的内存仍有t1对象指针使用，所以在此该内存不会释放。     
    }
    //代码运行至此，t1作用域结束，t1指向的内存再无其他对象指针使用，所以在此内存释放。

    return 0;
}

情况3

int main(int argc, const char * argv[])
{
    {
        Test * t = [[Test alloc]init];
        t = nil;//代码运行至此，t不再指向之前分配的内存，之前的内存无对象指针使用，释放。
    }   
    return 0;
}

以上是强引用的常用情况，其对象指针并无任何修饰符进行修饰，但已经OC语法规定，对象指针无修饰时，为强引用类型。

我们继续讨论归零弱引用类型的对象指针对内存的影响。

情况1

int main(int argc, const char * argv[])
{
    {
        __weak Test * t1;
        {
            Test * t = [[Test alloc]init];
            t1 = t;
        }
        //代码运行至此，t作用域结束，t指向的内存仍有t1对象指针使用，但t1为归零弱引用，不会影响对象释放情况，所以在此内存释放，且t1本身值变为nil    
    }


    return 0;
}

情况2

int main(int argc, const char * argv[])
{

    __weak Test * t1 = [[Test alloc]init];//在此语句运行时，分配的内存并无除弱引用对象指针以外的对象指针使用，所以，该内存立即释放。

    return 0;
}

以上是归零弱引用的情况，不常用。归零弱引用只有一种情况下使用：

• 代码块回调接口中的自身代码块引用自身对象

例如：

@interface Room : NSObject
@property (strong, nonatomic) Light *lightA;
@property (strong, nonatomic) SwitchB *s;

@end


@implementation Room
- (instancetype)init
{
    self = [super init];
    if (self) {
        self.lightA = [[Light alloc] init];
        self.s = [[SwitchB alloc] init];

        __weak __block Room * copy_self = self;//打破强引用循环，强引用循环的概念下文会讲解。

        self.s.changeStateBlockHandle = ^(SwitchState state)
        {
            if (state == SwitchStateOff)
            {
                [self.lightA turnOff];
            }
            else
            {
                [self.lightA turnOn];
            }
        };
    }
    return self;
}
@end

弱引用和归零弱引用管理内存的释放时间相同。弱引用是OC为兼容之前特殊情况下的内存管理而做的一个不常用类型。所以之后，我们不会使用弱引用，所有需要弱引用的地方全部以归零弱引用代替。

3.属性引用类型

属性的内存控制符，有四种情况。

• strong
• weak
• copy
• assgin

对于对象来说，可选的只有前三种。第四种，assgin为无内存管理，主要针对基础数据类型设计。例如

@property (assgin, nonatomic) int a;

如果一个属性是对象，那么其属性内存控制符必然是前三种之一。

strong:默认情况下使用，除特殊情况。

weak:在遇到强引用循环时，使用。

copy:在进行数值对象赋值时，使用。

例如

@property (copy, nonatomic) NSString * name;
@property (copy, nonatomic) NSNumber * age;

但也可以strong代替，所以，copy使用场景也不多见。

4.强引用循环

在内存管理中，强引用循环是最严重的失误，会造成大量内存泄露。通过一个例子来说明为什么会产生泄露。

首先用实际生活中的一个场景来具体的说明一下，问题产生的原因。

例如，现在在一个教室，有学生有老师。老师对自己的要求是，学生不离开教室，我就不离开教室。而学生对自己的要求是，老师不离开教室，我就不离开教室。这样一直持续下去的结果就是，双方谁都不会离开教室。

然后我们再看一下代码中何时会产生这种情况。

@interface Student : NSObject

@property (strong, nonatomic) Teacher *tea;
@end

@interface Teacher : NSObject

@property (strong, nonatomic) Student *stu;
@end

main()
{
    {
        Teacher * tea = [[Teacher alloc] init];
        Student * stu = [[Student alloc] init];

        tea.stu = stu;
        stu.tea = tea;
    }

}

上述代码中，可以发现，Student类有一个strong类型的属性tea，通过管理原则我们可以知道，stu对象存在其强引用属性tea一定存在，不会释放。同样Teacher有一个strong属性stu，tea对象存在意味着stu对象也绝对不会释放。这样当两个对象指针作用域消失时，其使用的内存无法释放，出现内存泄露。

这种问题便是内存管理中会遇到的强引用循环，也是目前能够造成内存泄露的唯一原因。需要对这样的情况在设计层面进行避免。互相包含对方类型的属性的结构中，必须有一方为归零弱引用。

目前存在双向包含的场景只有在回调中会用到

• 目标动作回调中，储存target对象的属性为weak
• 委托回调中，储存delegate委托人的属性为weak

除上述两种情况外，其他地方默认使用strong修饰属性即可。

5.AUTO类型与释放池

在内存管理中有一种较为特殊的类型叫AUTO类型，虽然名字和自动相关，但其释放仍需要手动配置释放池来调整。

__autoreleasing:被此种修饰符修饰的对象指针，其使用过和使用中的内存在出释放池时才会释放。所以可以通过手动配置自动释放池的位置来调节释放时间。

延迟释放的例子：

@autoreleasepool 
{
   {
        __autoreleasing Student * stu = [[Student alloc] init];
   }//在此，stu的作用域虽然已经结束，但stu为AUTO类型，所以等代码运行到释放池结束才会释放
}
//在此位置，内存释放

提前释放的例子：

__autoreleasing Student * stu;
@autoreleasepool 
{
   stu = [[Student alloc] init];
}
//在此位置，内存释放，虽然stu的作用域没有结束

使用AUTO的类型有两种情况

情况1为对象的便利构造器方法，需要延迟释放

+(id)student
{
    __autoreleasing Student * stu = [[Student alloc] init];
    return stu;
}

OC语言规定，方法返回的内存必须为AUTO类型。

情况2为在一个封闭循环内，用便利构造器创建对象

for(int i = 0;i<10000;i++)
{
    @autoreleasepool 
    {
        __autoreleasing Student * stu = [Student student];
    }
}

因便利构造器返回的对象为AUTO类型，所以该对象指针使用的内存只有在出释放池时才会释放。但for循环中无释放池，这会造成，大量无用的对象无法立即释放。

添加释放池之后，内存便可以在使用结束之后立即释放。

 

[代码展示]

 

1.

＝＝＝＝＝＝Test类的声明＝＝＝＝＝＝

#import <Foundation/Foundation.h>

 

@interface Test : NSObject

 

@end

 ＝＝＝＝＝＝Test类的实现＝＝＝＝＝＝

 

#import "Test.h"

 

@implementation Test

//对象被释放之前要调用的方法

-(void)dealloc

{

    NSLog(@"Test被释放。");

}

@end

 

 ＝＝＝＝＝＝main＝＝＝＝＝＝

#import <Foundation/Foundation.h>

#import "Test.h"

int main(int argc, const char * argv[]) {

    //__strong 强引用，它会造成对象的引用计数器的变化（+1）

    @autoreleasepool {

        

       __strong Test *t2;

        {

            Test *t = [[Test alloc]init];

            t2 = t;

            t=nil;

            NSLog(@"2");

        }

        NSLog(@"1");

    }

    NSLog(@"3");

    

   

 

    return 0;

}

＝＝＝＝＝＝运行结果＝＝＝＝＝＝

2

1

Test被释放。

3

 

2.

＝＝＝＝＝＝Test类的声明＝＝＝＝＝＝

#import <Foundation/Foundation.h>

 

@interface Test : NSObject

 

@end

＝＝＝＝＝＝Test类的实现＝＝＝＝＝＝

#import "Test.h"

 

@implementation Test

-(void)dealloc

{

    NSLog(@"Test被释放");

}

@end

＝＝＝＝＝＝main＝＝＝＝＝＝

#import <Foundation/Foundation.h>

#import "Test.h"

int main(int argc, const char * argv[]) {

//    @autoreleasepool {

//        //__weak 弱引用，不会造成引用计数器的变化，同时也不能阻止对象的释放,对象被释放后自动指向了nil

//        __weak Test *t2;

//        {

//            __strong Test *t = [[Test alloc]init];

//            t2 = t;

//            NSLog(@"%p",t2);

//            NSLog(@"1");

//        }

//        NSLog(@"%p",t2);

//        NSLog(@"2");

//    }

    

    @autoreleasepool {

        //__unsafe_unretained 与__weak相同，在对象被释放后不会指向nil

        __unsafe_unretained Test *t2;

        {

            __strong Test *t = [[Test alloc]init];

            t2 = t;

            NSLog(@"%p",t2);

            NSLog(@"1");

        }

        NSLog(@"%p",t2);

        NSLog(@"2");

    }

    return 0;

}

＝＝＝＝＝＝运行结果＝＝＝＝＝＝

0x100300220

1

Test被释放

0x100300220

2