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iOS夯实:ARC时代的内存管理

iOS夯实:ARC时代的内存管理

作者: sky_kYU | 来源:发表于2016-06-08 14:05 被阅读37次

    本文授权转载,作者:@方秋枋

    什么是ARC

    Automatic Reference Counting (ARC) is a compiler feature that provides automatic memory management of Objective-C objects. Rather than having to think about retain and release operations [^1]

    [^1]:[Transitioning to ARC Release Notes](https://developer.apple.com/library/mac/releasenotes/ObjectiveC/RN-TransitioningToARC/Introduction/Introduction.html)
    

    ARC提供是一个编译器的特性,帮助我们在编译的时候自动插入管理引用计数的代码。

    最重要的是我们要认识到ARC的本质仍然是通过引用计数来管理内存。因此有时候如果我们操作不当,仍然会有内存泄露的危险。下面就总结一下ARC时代可能出现内存泄露的场景。

    内存泄露类型

    1. 循环引用

    基于引用计数的内存管理机制无法绕过的一个问题便是循环引用(retain cycle)
    (Python同样也采用了基于引用计数的内存管理,但是它采用了另外的机制来清除引用循环导致的内存泄露,而OC和Swift需要我们自己来处理这样的问题[^2])
    对象之间的循环引用:使用弱引用避免
    block与对象之间的循环引用:
    会导致Block与对象之间的循环引用的情况有:

    self.myBlock = ^{ self.someProperty = XXX; };
    

    对于这种Block与Self直接循环引用的情况,编译器会给出提示。

    但是对于有多个对象参与的情况,编译器便无能为力了,因此涉及到block内使用到self的情况,我们需要非常谨慎。(推荐涉及到self的情况,如果自己不是非常清楚对象引用关系,统一使用解决方案处理)

    someObject.someBlock = ^{ self.someProperty = XXX; };//还没有循环引用
    self.someObjectWithBlock = someObject;// 导致循环引用,且编译器不会提醒
    

    解决方案:

    __weak SomeObjectClass *weakSelf = self;
    SomeBlockType someBlock = ^{
    SomeObjectClass *strongSelf = weakSelf;
    if(strongSelf == nil) {
    // The original self doesn't exist anymore.
    // Ignore, notify or otherwise handle this case.
    }
    [strongSelf someMethod];
    };
    

    我们还有一种更简便的方法来进行处理,实际原理与上面是一样的,但简化后的指令更易用。

    @weakify(self)
    [self.context performBlock:^{
    // Analog to strongSelf in previous code snippet.
    @strongify(self)
    // You can just reference self as you normally would. Hurray.
    NSError *error;
    [self.context save:&error];
    // Do something
    }];
    

    你可以在这里找到@weakify,@strongify工具:MyTools_iOS

    [^2]:[How does Python deal with retain cycles?](http://www.quora.com/How-does-Python-deal-with-retain-cycles)
    
    1. NSTimer

    一般情况下在Action/Target模式里 target一般都是被weak引用,除了NSTimer。

    + (NSTimer *)timerWithTimeInterval:(NSTimeInterval)seconds
    target:(id)target
    selector:(SEL)aSelector
    userInfo:(id)userInfo
    repeats:(BOOL)repeats
    

    NSTimer Class Reference指出NSTimer会强引用target。

    target

    The object to which to send the message specified by aSelector when the timer fires. The timer maintains a strong reference to this object until it (the timer) is invalidated.

    然后官方的Timer Programming Topics指出: 我们不应该在dealloc中invalidate timer。

    A timer maintains a strong reference to its target. This means that as long as a timer remains valid, its target will not be deallocated. As a corollary, this means that it does not make sense for a timer’s target to try to invalidate the timer in its dealloc method—the dealloc method will not be invoked as long as the timer is valid.

    举一个例子,我们让timer在我们的ViewController中不断调用handleTimer方法.

    - (void)viewDidLoad
    {
    [superviewDidload];
    self.timer = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:1
    target:self
    selector:@selector(handleTimer:)
    userInfo:nil
    repeats:YES];
    }
    

    这个时候,timer和我们的ViewController就是循环引用的。即使我们在dealloc方法中invalidate timer也是没用的。因为timer强引用着VC。而dealloc是在对象销毁的时候才会被调用。


    可能有人会有疑惑,如果VC不强引用timer。会发生什么呢?

    NSTimer Class Reference指出: Runloop会强引用tiemr。这是理所当然的,因为如果一个timer是循环的,如果没被强引用,那么在函数返回后(比如上面的viewDidLoad函数),则会被销毁。自然就不能不断循环地通知持有的target。

    Note in particular that run loops maintain strong references to their timers, so you don’t have to maintain your own strong reference to a timer after you have added it to a run loop.

    这个时候,Runloop, Timer和ViewController的关系是这样的。


    因为main runloop 的生命周期跟应用的生命周期是一致的,所以如果我们不主动invalidate timer,runloop就会一直持有timer,而timer也一直持有ViewController。同样也造成了内存泄露。

    因此在使用NSTimer时,特别是循环的NSTimer时。我们需要注意在什么地方invalidate计时器,在上面这个例子,我们可以在viewWillDisappear里面做这样的工作。

    Swift's ARC

    在Swift中,ARC的机制与Objective-C基本是一致的。

    相对应的解决方案:
    对象之间的循环引用:使用弱引用避免

    protocol aProtocol:class{}
    class aClass{
    weakvardelegate:aProtocol?
    }
    

    注意到这里,aProtocol通过在继承列表中添加关键词class来限制协议只能被class类型所遵循。这也是为什么我们能够声明delegate为weak的原因,weak仅适用于引用类型。而在Swift,enum与struct这些值类型中也是可以遵循协议的。

    闭包引起的循环引用:

    Swift提供了一个叫closure capture list的解决方案。
    语法很简单,就是在闭包的前面用[]声明一个捕获列表。

    let closure = { [weak self]in
    self?.doSomething()//Remember, all weak variables are Optionals!
    }
    

    我们用一个实际的例子来介绍一下,比如我们常用的NotificationCenter:

    class aClass{
    varname:String
    init(name:String){
    self.name = name
    NSNotificationCenter.defaultCenter().addObserverForName("print", object: self, queue: nil)
    { [weak self] notificationinprint("hello \(self?.name)")}
    }
    deinit{
    NSNotificationCenter.defaultCenter().removeObserver(self)
    }
    }
    

    Swift的新东西

    swift为我们引入了一个新的关键词unowned。这个关键词同样用来管理内存和避免引用循环,和weak一样,unowned不会导致引用计数+1。

    1. 那么几时用weak,几时用unowned呢?

    举上面Notification的例子来说:

    • 如果Self在闭包被调用的时候有可能是Nil。则使用weak
    • 如果Self在闭包被调用的时候永远不会是Nil。则使用unowned
    1. 那么使用unowned有什么坏处呢?

    如果我们没有确定好Self在闭包里调用的时候不会是Nil就使用了unowned。当闭包调用的时候,访问到声明为unowned的Self时。程序就会奔溃。这类似于访问了悬挂指针(进一步了解,请阅读Crash in Cocoa

    对于熟悉Objective-C的大家来说,unowned在这里就类似于OC的unsafe_unretained。在对象被清除后,声明为weak的对象会置为nil,而声明为unowned的对象则不会。

    1. 那么既然unowned可能会导致崩溃,为什么我们不全部都用weak来声明呢?

    原因是使用unowned声明,我们能直接访问。而用weak声明的,我们需要unwarp后才能使用。并且直接访问在速度上也更快。(这位国外的猿说:Unowned is faster and allows for immutability and nonoptionality. If you don't need weak, don't use it.
    其实说到底,unowned的引入是因为Swift的Optional机制。

    因此我们可以根据实际情况来选择使用weak还是unowned。个人建议,如果无法确定声明对象在闭包调用的时候永远不会是nil,还是使用weak来声明。安全更重要。
    延伸阅读:从Objective-C到Swift

    参考链接:
    shall-we-always-use-unowned-self-inside-closure-in-swif
    what-is-the-difference-between-a-weak-reference-and-an-unowned-reference

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