内存管理

ARC 处理原理

• arc 是oc 编译器的特性，而不是运行时特性或者垃圾回收机制，ARC 所做的只不过是在代码编译阶段为你自动在合适的位置插入 release 或 autorelease，只要没有强指针指向对象，对接就会释放。
• 前端编译器
  • 前端编译器会为“拥有的”每一个对象插入一个 release 语句。如果对象的所有权修饰符是__strong，那么它就是被拥有的。如果在某个方法内创建一个对象，前端编译器会在方法末尾自动插入 release 语言可以销毁他。而类拥有的对象（实例变量、属性）会在 dealloc 方法内被释放。此外，由编译器生成的代码甚至会比自己写的 release 语言的性能还要好，因为编译器可以做出一些假设。在 ARC 中，没有类可以覆盖 release 方法，也没有调用他的必要。ARC 会通过直接调用 objc_release 来优化调用过程。而对于 retain 也是同样的方法。ARC 会调用 objc_retain 来取代保留消息。
• ARC 优化器
  • 虽然前端编译器听起来很厉害的样子，但代码证有时仍会出现几个对 retain 和 release 的重复调用。ARC 优化器负责移除多余的 retain 和 release 语句，确保生成的代码运行速度高于手动引用计数的代码。

下面对 oc 内存管理描述错误的是？

• A. 当使用 ARC 类管理内存时，代码中不可以出现 autorelease
• B. autoreleasepool 在 drain 的时候会释放在其中分配的对象
• C. 当使用 ARC 来管理内存的时，在线程中大量分配对象而不用 autoreleasepool 则可能会造成内存泄漏
• D. 在使用 ARC 的项目中不能使用 NSZone
  • A。理由：ARC 只是在大多时候编译器自动为我们添加上内存管理的代码，只是我们的源代码看不到而已，但是在编译时，编译器会添加上相关的内存管理代码。对于自动释放池，在 drain 时会讲自动释放池中所有对象的引用计数减一，若引用计数为0，则会自动释放掉其内存。如果在线程中需要大量的分配内存，我们理应添加上自动释放池，以防内存泄漏。比如在 for 循环中要分配大量的内存处理数据，那么我们应该在 for 循环内添加自动释放池，在每个循环后就讲内存释放掉，防止内存泄漏。在 ARC 项目中，自然不能手动使用 NSZone，也不能调用父类的 dealloc。

MRC 文件和 ARC 工程混合编程时，需要在文件的 compiler Flags 上添加参数 -fno-objc-arc

什么情况下使用 weak 关键字，相比 assign 有什么不同？

• 在 ARC 中，有可能出现循环引用的时候，往往通过让其中一端使用 weak 来解决，比如 delegate 代理属性。自身已经对它进行一次强引用，没有必要再强引用一次，此时也会使用 weak，自定义 IBOutlet 控件属性一般也使用 weak，当然，也可以是 strong。
• weak 此特性表明该属性定义一种“非拥有关系”。为这种属性设置新值时，设置方法既不保留新值，也不释放旧值。此特性同 assign 的设置方法只会执行纯量类型的简单赋值操作。
• assign 可以用于非 oc 对象，而 weak 必须使用 oc 对象。

调用对象的 release 方法会销毁对象吗？

• 不会，调用 release 方法只是将对象的引用计数器-1，当对象的引用计数器为0的时候会调用了对象的 dealloc 方法才能进行释放对象内存。

自动释放池常见代码

for (int i = 0; i <  someLargeNumber; ++i){
    NSString *string = @"abc";
    string = [string lowercaseString];
    string = [string stringByAppendingString:@"xyz"];
    NSLog(@"%@", string);
}

• 上面代码存在问题：问题处在每执行一次循环，就会有一个 string 加到当前runloop 中的自动释放池中，只有当自动释放池被 release 的时候，自动释放池中的标示了 autorelease 的这些数据所占用的内存空间才能被释放掉。假设，当someLargeNumber 大道一定程度的时候，内存空间将被耗尽而没有释放掉，所以就出现内存溢出的现象。
• 解决办法1：如果 i 比较大，可以用@autoreleasepool{}解决，放在 for 循环结束后，销毁对象，解决占据栈区内存问题
• 解决方案2：如果 i 玩命大，一次循环都会造成自动释放池被填满，自动释放池房子 for 循环内，每次循环都将上一次创建的对象 release

for (int i = 0; i < 1000; ++i) {
    NSAutoreleasePool *pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init];
    string = [string lowercaseString];
    string = [string stringByAppendingString:@"xyz"];
    NSLog(@"%@", string);
    //释放池
    [pool drain];
}

OC 对象的内存布局是怎样的？

• 由于 oc 中没有多继承，因此其内存布局还是很简单的，就是最前面有一个 isa 指针，然后父类的实例变量存放在子类的成员变量之前。

看下面的程序，第一个 NSLog 会输出什么？这时 str 的 retainCount 是多少？第二个和第三个呢？为什么？

NSMutableArray *array = [[NSMutableArray array] retain];
NSString *str = [NSString stringWtihFormat:@"test"];
[str retain];
[array addObject:str];
NSLog(@"%@%d", str, [str retainCount]);
[str retain];
[str release];
[str release];
NSLog(@"%@%d", str, [str retainCount]);
[array removeAllObjects];
NSLog(@"%@%d", str, [str retainCount]);

str 的 retainCount 创建+1，retain+1，进入数字自动+1 -> 3
retain+1, release-1, release-1 -> 2
数组删除所有对象，所有数组内的对象自动-1 ->1

回答 person 的 retainCount 值，为什么？

Person *person = [[Person alloc] init];
self.person = person;

创建的时候 person 的 retainCount 是1
在 self.person 时，如果是 assgin,person 的retainCount 不变，仍为1，若是 retain person 的 retainCount 的值加1，变为2
若是 copy person 的 retainCount 值不便，仍为1

什么时候需要在程序中创建内存池？

• 用户自己创建的数据线程，则需要创建该线程的内存池。

如果我们不创建内存池，是否有内存池提供给我们？

• 界面线程维护着自己的内存池，用户自己创建的数据线程，则需要改线程的内存池。

苹果是如何实现 autoreleasepool 的？

• autoreleasepool 以一个队列的形式实现，主要通过下列3个函数完成
  • objc_autoreleasepoolPush
  • objc_autoreleasepoolPop
  • objc_autorelease
• 看函数名就可以知道，对 autorelease 分别执行 push 和 pop 操作。销毁对象时执行 release 操作。

objc 使用什么机制管理对象内存？

• 通过引用计数器（retainCount）的机制来决定对象是否要被释放。每次 runloop 完成一次循环的时候，都会检查对象的 retainCount，如果 retainCount 为0，说明该对象没有地方需要继续使用了，可以释放掉了。

为什么要进行内存管理？

• 因为移动设备的内存极其有限，当一个程序所占内存达到一定值时，系统会发出内存警告。当程序达到更大的值时，程序会闪退，影响用户体验，为了保证程序的运行流程，必须进行内存管理。

内存管理范围

• 管理所有继承自 NSObject的对象，对基本数据类型无效。是因为对象和其他数据类型在系统中的存储空间不一样，其他局部变量主要存储在栈区（因为基本数据类型占用的存储空间是固定的，一般放于栈区）。而对象存储在堆中，当代码块结束时，这个代码块所涉及到的所有局部变量都会自动弹栈清空，指向对象的指针也会被回收，这时对象就没有指针指向，但依然存在堆内存中，造成内存泄漏。

objc 使用什么机制管理对象内存（或者内存管理方式有哪些？）

• MRC（manual retain-release） 手动内存管理
• ARC（automatic reference counting）自动引用计数
• 垃圾回收（Garbage collection）。但是 iOS 不支持垃圾回收，ARC 作为 LLVM3.0编译器的一项特性，在 iOS5.0（xcode4）版本后推出。
• ARC 的判断准则，只要没有强指针指向对象，对象就会被释放。

内存管理原则

• 只要还有人在使用这个对象，那么这个对象就不会被回收。
• 只有你想使用这个对象，那么就应该让这个对象的引用计数加1
• 当你不想使用这个对象，应该让这个对象引用计数器减1
• 谁创建由谁来 release。如果通过 alloc、new、copy 来创建一个对象，当你不想使用这个对象的时候必须要调用 release或者 autorelease 让引用计数减1。不是你创建的就不用你负责 release。
• 谁 retain 谁 release。只要你调用了 retain，无论这个对象如何生成，都需要调用 release。
• 总结：有加就应该有减，曾让某个对象计数器加1，就应该让其在最后减1

内存管理研究的对象

• 野指针：指针变量没有进行初始化或者指向的空间已经被释放。
  • 使用野指针调用对象方法，会报异常，程序崩溃。
  • 通常再掉完 release 方法后，把保存对象指针的地址清空，赋值为nil，找 oc 中没有空指针异常，所以[nil retain];调用方法不会有异常。
• 内存泄漏
  • 如 Person *person = [Person new];（对象提前赋值 nil 或者被清空）在栈区的 person 已经被释放了，而堆区 new 产生的对象还没有释放，就会造成内存泄漏。
  • MRC 引用计数器模式下，造成内存泄漏。1.没有配对释放，不符合内存管理原则。2.对象提前赋值 nil 或者清空，导致 release 不起作用。
• 僵尸对象：堆中已经被释放的对象（retainCount = 0）
• 空指针：指的是赋值为空。nil

如何判断一个对象已经被销毁了

• 重写 dealloc 方法，对象销毁时，会调用，重写一定要[super dealloc] retainCount=0，使用 retain 能否复活对象
• 已经释放的对象无法复活

对象与对象之间存在的关系

• 继承关系
• 组合关系（是一种强烈包含关系）
• 依赖关系（对象作为方法参数传递）

对象的组合关系中，确保成员变量不被提前释放？

• 重写 set 方法，在 set 方法中，retain 该对象。

成员变量对象，在哪里配对释放

• dealloc 中

对象组合关系中，内存泄漏有哪几种情况？

• set 方法没有 retain 该对象
• 没有 release 旧对象
• 没有判断向 set 方法中传入的是否为同一个对象

正确重写 set 方法

• 判断是否为同一个对象
• release 旧对象
• retain 新对象

分别描述内存管理的要点、autorelease、release、NSAutoreleasePool？并说明 autorelease 是什么时候被 release 的？简述什么时候由你释放对象，什么时候不释放？[NSAutoreleasePool release] 和 [NSAutoreleasePool drain]有什么区别？

• 内存管理要点：oc 使用引用计数机制（retainCount）来管理内存
• 内存每被引用一次，该内存的引用计数加1，每被释放一次减1
• 当引用计数为0的时候，调用该对象的 dealloc 方法，来彻底销毁这个该对象。
• alloc、allocWithZone、new（带初始化）时，该对象的引用计数+1
• retain：手动为该对象引用计数+1
• copy：对象引用计数+1； 注意 copy 的 oc 数据类型是否有 mutable，如有为深拷贝，新对象计数为1，如果没有为浅拷贝，计数+1
• mutableCopy：生成一个新对象，新对象引用计数为1
• release：手动为该对象引用计数-1
• autorelease：把该对象放入自动释放池，当自动释放池释放时，其内的对象引用计数-1
• NSAutoreleasePool：NSAutoreleasePool 是通过接受对象向他发送的 autorelease 消息，记录该对象的 release 消息，当自动释放池被销毁时，会自动向自动释放中的对象发送 release 消息。
• autorelease 是在自动释放池被销毁，向池中的对象发送 release，只能释放自己拥有的对象。
• 区别是：在引用计数环境下（在不适用 ARC 情况下），两者基本是一样的，在 GC(垃圾回收机制）环境下，release 是一个 no-op（无效操作），所以无论是不是 GC 都使用 drain

自动释放池是什么，如何工作？

• 什么是自动释放池：用来存储多个对象类型的指针变量
• 自动释放池对池内对象的作用：存入池内的对象，当自动释放池被毁掉时，会对池内对象全部做一次 release 操作。
• 对象如何加入池中：调用对象的 autorelease 方法
• 自动释放池能嵌套吗？：能
• 自动释放池何时被销毁？：简单的看，autorelease 的“}”执行完成后。而实际情况是 autorelease 对象在当前的 runloop 迭代结束时是否，而它能够释放的原因是系统在每个 runloop 迭代中都加入了自动释放池 push 和 pop
• 多次调用对象的 autorelease 方法会导致野指针异常
• 自动释放池的作用：将对象和自动释放池建立关系，池子内调用 autorelease，在自动释放池销毁时销毁对象，延迟 release 销毁时。

自动释放池什么时候释放？

• 通过 observer 监听 runloop 的状态，一旦监听到 runloop 即将进入睡眠等状态，就释放自动释放池（kCFRunLoopBeforeWaiting）

iPhone OS 有没有垃圾回收？autorelease 和垃圾回收（GC）有什么关系？

• iOS 中没有垃圾回收。autorelease 只是延迟释放，gc 是每隔一段时间询问程序，看是否有无指针指向的对象，若有，就将它回收。他们两者没有关系。

ARC 问题

• 什么是 ARC 机制：自动引用计数
• 系统判定对象是否被销毁的依据：指向对象的强指针是否被销毁
• ARC 的本质：对 retainCount 计算，创建+1，清空指针-1或者达到 autorelease 的大括号-1
• ARC 的目的：不需要程序员关心 retain 和 release 操作
• 如何解决 ARC 机制下类的相互引用：.h 文件中使用@class 关键字声明一个类，两端不能都用强指针，一端用 strong 一端用 weak

ARC 通过什么方式帮助开发者管理内存？

• ARC 相对于 MRC，不是在编译时添加 retain、release、autorelease 这么简单。应该是编译期和运行期两部分共同帮助开发者管理内存。
  • 在编译期，ARC 用的是更底层的 C 接口实现的 retain、release、autorelease，这样做性能更好，也是为什么不能在 ARC 环境下手动 retain、release、autorelease，同时对同一上下文的同一对象的 retain、release、autorelease 操作进行优化（即忽略不必要的操作）
  • ARC 也包含运行期组件，这个地方做的优化比较复杂，但也不能被忽略，手动去做未比优化得好，因此直接交给编译器来优化。

开发项目时你是怎么检查内存泄漏

• 静态分析 analyze
• instruments 工具里面有一个 leak 可以动态分析。如果在 block 中多次使用 weakself 的话，可以在 block 中先使用 strongself，防止 block 运行时 weakself被意外释放
• 对于 MRC，讲 weak 改为 block 即可。

设计一个简单的图片内存缓存器（移除策略是一定要说）

• 内存缓存是个通用话题，每个平台都会用到。ceche 算法会影响到整个 app 的表现。了解 cache 策略及其各自的特点。
• 常见的有 FIFO、LRU、LFU 等等。由于 NSCache 的缓存策略不透明，一些 App 开发者会选择自己做一套 cache 机制，其实并不难。
• FIFO：新访问的数据插入 FIFO 队列尾部，数据在 FIFO 队列中顺序移动；淘汰 FIFO 队列头部的数据
• LRU：新数据插入到链表头部，每当缓存数据命中，则将数据迁移到链表头部；当链表满的时候，将链表尾部的数据丢弃。
• LFU：新加入数据插入到队列尾部（因为引用计数为1）；队列中的数据被访问后，引用计数增加，队列重新排序；当需要淘汰数据的时候，将已经排序的列表最后的数据块删除；

常见的出现内存循环引用的场景有哪些？

• 定时器（NSTimer）：NSTimer 经常会被作为某个类的成员变量，而 NSTimer 初始化时，要指定 self 为 target，容易造成循环引用（self->timer->self）。另外，若 timer 一直处于 validate 的状态，则其引用计数将始终大于0，因此不再使用定时器以后，应该先调用 invalidate 方法
• block 的使用：block 在 copy 时都会对 block 内部用到的对象进项强引用（ARC）或者 retainCount 加1（非 ARC）。在 ARC 与 MRC 环境下对 block 使用不当会引起循环引用问题，一般表现为，某个类将 block 作为自己的属性变量，然后该类在 block 的方法体里面又使用了该类本身，简单的说就是 self.someBlock=Type var{[self dosomething]};或者 self.otherVar = XXX;或者_otherVar=...};出现循环引用问题是：self->block-self 或者 self->block->_ivar（成员变量）
• 代理（delegate）：在委托问题上出现循环问题已经是老生常谈了，规避该问题就是在的时候声明 delegate 是用 assgin(MRC)或者 weak(ARC)

对象添加到通知中心中，当通知中心发送通知时，这个对象已经被释放了，可能会出现什么问题？

• 其实这种只是考查对通知的简单应用。通知时一堆多的关系，主要使用场景是跨模块传值。当某个对象加入通知中心后，若在对象被销毁前不将该对象从通知中心移除，当发送通知时，就会造成崩溃。这是很常见的。所以在添加到通知中心后，一定要在释放前移除。

ARC 下不显示指定任何属性关键时，默认的关键字都有哪些？

• 对于基本类型默认关键字是：atomic，readwrite，assign
• 对于 oc 对象，atomic，readwrite，strong