iOS 内存管理相关知识点

一、说一下悬垂指针、野指针的区别

• 垂悬指针

  • 指针指向的内存已经释放，但是指针还存在，这就是 垂悬指针 或者 迷途指针

• 野指针

  • 没有进行初始化的指针都是野指针

二、说一下对 retain,copy,assign,weak,_Unsafe_Unretain 关键字的理解。

• Strong

  • Strong 修饰符表示指向并持有该对象，其修饰对象的引用计数会加1，该对象只要引用计数不为0就不会被销毁。当然可以通过将变量强制赋值 nil 来进行销毁。

• Weak

  • weak 修饰符指向但是并不持有该对象，引用计数也不会加1。在 Runtime 中对该属性进行了相关操作，无需处理，可以自动销毁。weak用来修饰的对象多用于避免循环引用的地方。weak 不可以修饰基本数据类型。

• assign

  • assign主要用于修饰基本数据类型，例如NSInteger，CGFloat，存储在栈中，内存不用程序员管理。assign是可以修饰对象的，但是会出现问题。

• copy

  • copy关键字和 strong类似，copy 多用于修饰有可变类型的不可变对象上 NSString,NSArray,NSDictionary上。

• __unsafe_unretain

  • __unsafe_unretain 类似于 weak ，但是当对象被释放后，指针已然保存着之前的地址，被释放后的地址变为 僵尸对象，访问被释放的地址就会出问题，所以说他是不安全的。

• __autoreleasing

  • 将对象赋值给附有 __autoreleasing修饰的变量等同于 ARC 无效时调用对象的 autorelease 方法,实质就是扔进了自动释放池。

三、浅拷贝（copy）和 深拷贝（mutablecopy）

1、使用深拷贝、浅拷贝的几种情况：

• 对不可变的非集合对象(NSString):

  • copy是指针拷贝，mutablecopy是内容拷贝

• 对于可变的非集合对象如（NSMutableString):

  • copy，mutablecopy都是内容拷贝

• 对不可变的数组、字典、集合等集合类对象:

  • copy是指针拷贝，mutablecopy是内容拷贝

• 对于可变的数组、字典、集合等集合类对象，copy，mutablecopy都是内容拷贝。

对于集合对象的内容复制仅仅是对对象本身，但是对象的里面的元素还是指针复制。

2、要想复制整个集合对象，把对象里面的元素也内容copy，有两种实现方法：

1. 使用initWithArray:copyItems:方法，将第二个参数设置为YES即可如下：

NSDictionary *shallowCopyDict = [[NSDictionary alloc] initWithDictionary:someDictionary copyItems:YES];

2. 将集合对象进行归档（archive）然后解归档（unarchive）：

NSArray *trueDeepCopyArray = [NSKeyedUnarchiver unarchiveObjectWithData:[NSKeyedArchiver archivedDataWithRootObject:oldArray]];

四、能不能简述一下Dealloc的实现机制

Dealloc 的实现机制是内容管理部分的重点，把这个知识点弄明白，对于全方位的理解内存管理的只是很有必要。

Dealloc 调用流程

1. 当对象的引用计数为0时，系统会调用对象的dealloc方法释放
2. 然后会调用_objc_rootDealloc(self);
3. 接下来调用 rootDealloc()

rootDealloc()内部实现

1. 判断对象是否采用了Tagged Pointer技术(主要处理NSNumber简单对象类型)，用到就直接return，没有的就往下面走

2. 这时候就会判断这个对象是否可以快速释放，判断的主要条件5个，判断是否有一下五种情况：

   1. isa.nonpointer:对象采用了优化的isa计数方式
   2. !isa.weakly_referenced:对象没有被弱引用
   3. !isa.has_assoc:对象没有关联对象
   4. !isa.has_cxx_dtor:对象没有自定义的C++析构函数
   5. !isa.has_sidetable_rc:对象没有用到sideTable来做引用计数

3. 如果以上判断都符合条件的话，就会调用C函数free将对象释放。以上条件判断没有通过，做下一步object_dispose处理。

object_dispose()内部实现

1. 先调用 objc_destructInstance()。
2. 之后调用 C函数的 free()。

objc_destructInstance()内部实现

1. 先判断hasCxxDtor，如果有C++的相关内容要调用object_cxxDestruct()相关内容。
2. 再判断 hasAssocitatedObjects，如果有的话，要调用 object_remove_associations()，销毁关联对象的一系列操作。
3. 然后调用clearDeallocating()
4. 执行完毕

clearDeallocating内部实现

1. 如果要释放的对象没有采用了优化过的isa引用计数，sidetable_clearDeallocating()处理引用计数。
2. 如果要释放的对象采用了优化过的isa引用计数，并且有弱引用或者使用了sideTable的辅助引用计数。再执行 weak_clear_no_lock，在这一步骤中，会将指向该对象的弱引用指针置为 nil。
3. 接下来执行 table.refcnts.eraser()，从引用计数表中擦除该对象的引用计数。
4. 至此为止，Dealloc 的执行流程结束

整个dealloc执行流程图如下：

delloc释放流程.jpeg

五、内存中的5大区分别是什么

• 栈区（stack）：由编译器自动分配释放 ，存放函数的参数值，局部变量的值等。其 操作方式类似于数据结构中的栈。

• 堆区（heap）：一般由程序员分配释放， 若程序员不释放，程序结束时可能由OS回收 。注意它与数据结构中的堆是两回事，分配方式倒是类似于链表。

• 全局区（静态区）（static）：全局变量和静态变量的存储是放在一块的，初始化的 全局变量和静态变量在一块区域， 未初始化的全局变量和未初始化的静态变量在相邻的另一块区域。 - 程序结束后由系统释放。

• 文字常量区：常量字符串就是放在这里的。 程序结束后由系统释放。

• 程序代码区：存放函数体的二进制代码。

六、内存管理方案

• taggedPointer ：存储小对象如NSNumber
• NONPOINTER_ISA(非纯指针型的isa):在64位架构下，isa指针是占64比特位的，实际上只有30多位就已经够用了，为了提高利用率，剩余的比特位存储了内存管理的相关数据内容。
• 散列表：复杂的数据结构，包括了引用计数表和弱引用表通过SideTables()结构来实现的，SideTables()结构下，有很多SideTable的数据结构。而sideTable当中包含了自旋锁，引用计数表，弱引用表。

SideTables()实际上是一个哈希表，通过对象的地址来计算该对象的引用计数在哪个sideTable中。

引用计数表和弱引用表实际是一个哈希表，来提高查找效率

自旋锁：自旋锁是“忙等”的锁。适用于轻量访问。

引用计数表和弱引用表实际是一个哈希表，来提高查找效率。

七、讲一下@dynamic关键字

@dynamic 意味着编译器不会帮助我们自动合成 setter 和 getter 方法的实现，只是方法声明，没有方法的实现。

八、@autoreleasePool的数据结构

@autoreleasePool 数据结构：

• 简单说是双向链表，每张链表头尾相接，有parent、child指针。
• 每创建一个池子，会在首部创建一个哨兵对象,作为标记。
• 最外层池子的顶端会有一个next指针。当链表容量满了，就会在链表的顶端，并指向下一张表。

九、访问__weak修饰的变量，是否已经被注册在了@autoreleasePool 中？为什么？

肯定注册在autoreleasePool，因为：

• __weak修饰的变量属于弱引用，如果没有被注册到 @autoreleasePool中，创建之后也就会随之销毁。
• 为了延长它的生命周期，必须注册到 @autoreleasePool中，以延缓释放。

十、retain\release的实现机制

retain的实现机制：

SideTable& table = SideTables()[This];

size_t& refcntStorage = table.refcnts[This];

refcntStorage += SIZE_TABLE_RC_ONE;

release的实现机制：

SideTable& table = SideTables()[This];

size_t& refcntStorage = table.refcnts[This];

refcntStorage -= SIZE_TABLE_RC_ONE;

retain\release实现机制就是就三步：

1. 通过一次hash算法，找到指针变量所对应的sideTable
2. 在通过一次hash算法，找到存储引用计数的 size_t
3. 然后对其进行增减操作

retainCount 不是固定的 1,SIZE_TABLE_RC_ONE 是一个宏定义，实际上是一个值为 4 的偏移量。

十一、ARC 的 retainCount 怎么存储的？

存在64张哈希表中，根据哈希算法去查找所在的位置，无需遍历，十分快捷。

• 散列表（引用计数表、weak表）
  • SideTables表在非嵌入式的64位系统中，有 64张SideTable表
  • 每一张 SideTable 主要是由三部分组成：
    1. 自旋锁
    2. 引用计数表
    3. 弱引用表

全局的 引用计数 之所以不存在同一张表中，是为了避免资源竞争，解决效率的问题

引用计数表中引入了分离锁的概念，将一张表分拆成多个部分，对他们分别加锁，可以实现并发操作，提升执行效率

• 引用计数表（哈希表）

  • 通过指针的地址，查找到引用计数的地址，大大提升查找效率

  • 通过 DisguisedPtr(objc_object) 函数存储，同时也通过这个函数查找，这样就避免了循环遍历。

十二、BAD_ACCESS 在什么情况下出现?

访问了已经被销毁的内存空间，就会报出这个错误。
根本原因是有 悬垂指针 没有被释放。

十三、autoReleasePool什么时候释放?

首先App启动后，苹果在主线程 RunLoop 里注册了两个 Observer，其回调都是 _wrapRunLoopWithAutoreleasePoolHandler(）

1. 第一个 Observer 监视的事件是 Entry(即将进入Loop)，其回调内会调用 _objc_autoreleasePoolPush() 创建自动释放池。其 order 是 -2147483647，优先级最高，保证创建释放池发生在其他所有回调之前。

2. 第二个 Observer 监视了两个事件：

   1. 监听第一个事件就是BeforeWaiting(准备进入休眠) 时调用_objc_autoreleasePoolPop() 和 _objc_autoreleasePoolPush() 释放旧的池并创建新池；
   2. 第二个事件监听 Exit(即将退出Loop)事件 时调用 _objc_autoreleasePoolPop() 来释放自动释放池。这个 Observer 的 order 是 2147483647，优先级最低，保证其释放池子发生在其他所有回调之后。

在主线程执行的代码，通常是写在诸如事件回调、Timer回调内的。这些回调会被 RunLoop 创建好的 AutoreleasePool 环绕着，所以不会出现内存泄漏，开发者也不必显示创建 Pool 了。

十四、ARC 在编译时和运行时各做了哪些工作

1.编译时：

根据代码执行的上下文语境，在适当的位置插入 retain，release

2.运行时：

• 主要是指 weak 关键字。

weak 修饰的变量能够在引用计数为0 时被自动设置成 nil，显然是有运行时逻辑在工作的。

• 保证向后兼容性.

ARC 在运行时检测到类函数中的 autorelease 后紧跟其后retain,此时不直接调用对象的 autorelease方法,而是改为调用 objc_autoreleaseReturnValue。

objc_autoreleaseReturnValue 会检视当前方法返回之后即将要执行的那段代码，若那段代码要在返回对象上执行 retain 操作，则设置全局数据结构中的一个标志位，而不执行 autorelease 操作。

与之相似，如果方法返回了一个自动释放的对象，而调用方法的代码要保留此对象，那么此时不直接执行 retain ，而是改为执行 objc_retainAoutoreleasedReturnValue函数。

此函数要检测刚才提到的标志位，若已经设置标志位，则不执行 retain 操作，设置并检测标志位，要比调用 autorelease 和retain更快。

十五、__weak 和 _Unsafe_Unretain 的区别？

weak 修饰的指针变量，在指向的内存地址销毁后，会在 Runtime 的机制下，自动置为 nil。
_Unsafe_Unretain不会置为 nil，容易出现 悬垂指针，发生崩溃。但是 _Unsafe_Unretain 比 __weak 效率高。

十六、__weak 属性修饰的变量，如何实现在变量没有强引用后自动置为 nil ？

用的弱引用表，也是一张哈希表。

被 weak 修饰的指针变量所指向的地址是 key ，所有指向这块内存地址的指针会被添加在一个数组里，这个数组是 Value。当内存地址销毁，数组里的所有对象被置为 nil。