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iOS内存管理

iOS内存管理

作者: sellse | 来源:发表于2017-01-05 20:57 被阅读46次

    一.内存管理 /引用计数

    Objective-C 中的内存管理,也就是引用计数

    1.1内存管理的思考方式

    • 自己生成的对象,自己持有
    • 非自己生成的对象,自己也能持有
    • 不再需要自己持有的对象时释放
    • 非自己持有的对象无法释放
      注意: "自己"是指"对象的使用环境",以上内存管理思考方式在MRC与ARC下都是可行的,只是源代码的记述方法稍有不同,可以从后文中所述ARC中追加的所有权声明开始理解。
    演示文稿.001.jpeg

    在objective-c内存管理中,"生成","持有","释放"和"废弃"四个词频繁出现,这些内存管理方法不包括在该语言中,而是由Cocoa框架中Foundation框架类库的NSObject类担负内存管理的职责

    框架与类的关系.jpeg

    1.1.1 自己生成的对象,自己持有

    使用以下名称开头的方法意味着自己生成的对象只有自己持有

    • alloc
    • new
    • copy
    • mutableCopy
      此外,使用驼峰写法(CamelCase)命名的下列名称也意味着自己生成并持有对象
    • allocMyObject
    • newThatObject
    • copyThis
    • mutableCopyYourObject

    1.1.2 非自己生成的对象,自己也能持有

    用上述之外方法取得的对象,因为非自己生成并持有,所以自己不是该对象的持有者,如NSMutableArray类的 array类方法。
    通过使用retain方法,非自己生成的对象跟用第一类方法生成并持有的对象一样,成为了自己所持有的。

    1.1.3 不再需要自己持有的对象时释放

    自己持有的对象,一旦不再需要,持有者有义务释放该对象,释放使用release方法。

    • 用alloc方法由自己生成并持有的对象通过release方法释放

    • 自己生成而非自己持有的对象,若用retain方法变为自己持有,同样可以用release方法释放

    • 用某个方法生成对象,并将其返还给该方法的调用方,这种情况下:

      • 原封不动地返回alloc方法生成并持有的对象,就能让调用方也持有该对象(被调用方法名符合alloc等方法命名规则)

        - (id)allocObject {
        //自己生成并持有对象
        id obj =[ [NSObject alloc] init];
        //自己持有对象
        return obj;
        }
        // 取得非自己生成并持有的对象
        id obj1 = [ obj0 allocObject];
        自己持有对象
        
    • 调用 [NSMutableArray array]方法取得的对象存在,但自己不持有对象,又是如何实现的呢
      - (id)object {
      id obj = [[NSObject alloc] init];
      //自己持有对象
      [obj autorelease];
      //取得的对象存在,但自己不持有对象
      return obj;
      }
      id obj1 = [obj0 object];
      //取得的对象存在,但自己不持有对象,当然也能够通过retain方法调用autorelease方法取得的对象变为自己持有,如下
      [obj1 retain];
      //自己持有对象
      autorelease提供这样的功能,使对象在超出指定的生存范围时能够自动并正确的释放

    1.1.4 无法释放非自己持有的对象

    • 自己生成并持有对象后,在释放完不再需要的对象之后再次释放
    • 取得的对象存在,但自己不持有对象时释放

    1.2 autorelease

    看上去很像ARC,实际上更类似C语言中自动变量(局部变量)的特性:

    {
        int a;
    }
     //因为超出变量作用域,自动变量"int a"被废弃,不可再访问
    

    autorelease会像c语言自动变量这样来对待对象实例。当超出其作用域时,对象实例的release实例方法被调用。不同的是,可以设定变量的作用域。

    autorelease具体使用方法如下:
    • 生成并持有NSAutoreleasePool对象;
    • 调用已分配对象的autorelease实例方法;
    • 废弃NSAutoreleasePool对象。

    NSAutoreleasePool对象的生命周期相当于c语言变量的作用域。对于所有调用过autorelease实例方法的对象,在废弃NSAutoreleasePool对象时,都将调用release实例方法。

    NSAutoreleasePool *pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init];
    id obj = [[NSObject alloc] init];
    [obj autorelease];
    [pool drain];   //等同于[obj release];
    

    在Cocoa框架中,相当于程序主循环的NSRunLoop或者在其他程序可运行的地方,对NSAutoreleasePool对象进行生成、持有和废弃处理。所以应用程序开发者不一定非得使用NSAutoreleasePool对象来进行开发工作。


    NSRunLoop每次循环过程中NSAutoreleasePool对象被生成货废弃.jpeg

    尽管如此,在大量产生autorelease对象时,只要不废弃NSAutoreleasePool对象,那么生成的对象就不能被释放,因此有时会产生内存不足的现象。典型的例子时读入大量图像的同时改变其尺寸。图像文件读入到NSData对象,并从中生成UIImage对象,改变该对象尺寸后生成新的UIImage对象,这种情况下会大量产生autorelease对象。

    for(int i = 0; i<图像数;++i) {
        /*
         *读入图像
         *大量产生autorelease的对象
         *由于没有废弃NSAutoreleasePool对象
         *最终导致内存不足
        */
    }
    

    在此情况下,有必要在适当的地方生成、持有或废弃NSAutoreleasePool对象。

    for(int i = 0; i<图像数;++i) {
      NSAutoreleasePool *pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init];
     /*
      *读入图像
      *大量产生autorelease的对象
      */
      [pool drain];
     /*
      *通过[pool drain],
      *autorelease  
      */
    }
    

    二. ARC规则

    实际上"引用计数式内存管理"的本质部分在ARC中并没有改变,ARC只是自动地帮助我们处理"引用计数"的相关部分。

    2.1所有权修饰符

    ARC有效时,id类型和对象类型同c语言其他类型不同,其类型上必须附加所有权修饰符。所有权修饰符一共有4种。

    • __strong修饰符
    • __weak修饰符
    • __unsafe_unretained修饰符
    • __autoreleasing修饰符

    2.1.1 __strong修饰符

    _ _strong修饰符是id类型和对象类型默认的所有权修饰符。在没有明确指定所有权修饰符时,id和对象类型默认为__strong修饰符。

    以下两种代码表意相同
    id obj = [[NSObject alloc] init];
    id __strong obj = [[NSObject alloc] init];
    

    如"strong"名称所示,附有 _ _strong修饰符表示对对象的"强引用",附有 __strong修饰符的变量obj在超出其变量作用域时,即在该变量被废弃时,会释放其被赋予的对象,如下:

    1. 自己生成并持有对象
    {
        //自己生成并持有对象
        id __strong obj = [[NSObject alloc] init];
        //因为变量obj为强引用,所以自己持有对象
    }
        //因为变量obj超出其作用域,强引用失效
        //所以自动地释放自己持有的对象。
        //对象的所有者不存在,因此废弃该对象
    
    2.取得非自己生成并持有的对象
    {
        //取得非自己生成并持有的对象
        id __strong obj = [NSMutableArray array];
        //因为变量obj为强引用,所以自己持有对象   
    }
        //因为变量obj超出其作用域,强引用实效,
        //所以自动地释放自己持有的对象
    

    附有__strong修饰符的变量之间可以相互赋值。
    举例暂略
    即便是objective-c类成员变量,也可以在方法参数上,使用附有 _strong修饰符的变量
    举例暂略
    另外,__strong修饰符通后面要讲的__weak修饰符合__autorelease修饰符一起,可以保证奖附有这些修饰符的自动变量初始化为nil。

    2.1.2 __weak修饰符

    仅通过__strong修饰符是不能解决有些重大问题的,带有__strong修饰符的成员变量在持有对象时,很容易发生循环引用。循环引用容易发生内存泄漏。所谓内存泄漏就是应当废弃的对象在超出其生存期后继续存在。
    使用__weak修饰符可以避免循环引用。__weak修饰符与__strong修饰符相反,提供弱引用。弱引用不能持有对象实例,所以在超出其变量作用域时,对象即被释放。
    举例待补。。。
    __weak修饰符还有另一有点,在持有某对象的弱引用时,若该对象被废弃,则此弱引用将自动失效且处于nil被赋值的状态,通过检查附有__weak修饰符的变量是否为nil,可以判断被赋值的对象是否已废弃。

    2.1.3__unsafe_unretained修饰符

    __unsafe_unretained修饰符正如其名unsafe所示,是不安全的所有权修饰符。尽管ARC式的内存管理是编译器的工作,但附有__unsafe_unretained修饰符的变量不属于编译器的内存管理对象。
    附有__unsafe_unretained修饰符的变量同附有_weak修饰符的变量一样,因为自己生成并持有的对象不能继续为自己所有,所以生成的对象会立即被释放。
    举例很重要,待补充。。。
    在使用__unsafe_unretained修饰符时,赋值给附有__strong 修饰符的变量时有必要确保被赋值的对象却是存在。使用__unsafe_unretained修饰符变量的必要性:在iOS4的应用程序中,必须使用__unsafe_unretained修饰符来替代__weak修饰符。赋值给附有__unsafe_unretained修饰符变量的对象在通过该变量使用时,如果没有确保其确实存在,那么应用程序就会崩溃。

    2.1.4__autorealeasing修饰符

    ARC有效时

    • 不能使用autorelease方法

    • 不能使用NSAutoreleasePool类
      这样以来,虽然autorelease无法直接使用,但ARC有效时autorelease功能是起作用的。

      //ARC无效
      NSAutoreleasePool *pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init];
      id obj = [[NSObject alloc] init];
      [obj autorelease];
      [pool drain];
      
       //ARC有效时,该源码能写成下面这样:
       @autoreleasepool {
              id __autoreleasing obj = [[NSObject alloc] init];
       }
      

    指定"@ autoreleasepool块"来替代"NSAutoreleasePool"类对象生成、持有即废弃"这一范围,但是,显式地附加__autoreleasing修饰符同显式地附加__strong修饰符一样罕见,autoreleasing不同于autorelease,它用于按引用传递对象
    @ autoreleasepool图片表述待补
    @ autoreleasepool四个非显式使用_autoreleasing修饰符的例子

    2.2规则

    • 不能使用retain/release/retainCount/autorelease
    • 不能使用NSAllocateObject/NSDeallocateObject
    • 须遵守内存管理的方法命名规则
    • 不要显式调用dealloc
    • 使用@autoreleasepool块替代NSAutoreleasePool
    • 不能使用区域(NSZone)
    • 对象型变量不能作为c语言结构体(struct/union)的成员
    • 显式转换"id"和"void*"
    2.2.1 不能使用retain/release/retainCount/autorelease
    2.2.2 不能使用NSAllocateObject/NSDeallocateObject
    2.2.3 须遵守内存管理的方法命名规则

    在ARC无效时,用于对象生成/持有的方法必须遵守以下命名规则
    alloc/new/copy/mutableCopy,上述名称开始的方法在返回对象时,必须返回给调用房所应当持有的对象。这在ARC有效时也一样,返回的对象完全没有改变。只是在ARC有效时要追加一条命名规则。

    • init
      以init开始的方法的规则要比alloc/new/copy/mutableCopy更严格。该方法必须时实例方法,并且必须要返回对象。返回的对象应为id类型或该方法声明类的对象类型,抑或是该类的超类型或子类型。该返回对象并不注册到autoreleasepool上。基本上只是对alloc方法返回值的对象进行初始化处理病返回该对象。
      以init开始的方法的命名规则:

      • (id)initWithObject:(id)obj; //可以
      • (void)initThisObject; //遵守了命名规则,但虽然以init开始,却没有返回对象,不能使用
      • (void)initialize; //不包含在命名规则里
    2.2.4 不要显式调用dealloc

    对象被废弃时,不管ARC是否有效,都会调用对象的dealloc方法
    dealloc方法在大多数情况下还适用于删除已注册的代理或观察者对象

    2.2.5 使用@autoreleasepool块替代NSAutoreleasePool
    2.2.6不能使用区域(NSZone)
    2.2.7对象型变量不能作为c语言结构体(struct/union)的成员
    2.2.8显式转换"id"和"void*"

    2.3 属性

    属性时在Objective-c2.0引入的,提供了一种轻松地为类声明实例变量的方式,并让编译器自动生成存取方法。
    当ARC有效时,以下可作为这种属性声明中使用的属性来用

    属性声明的属性与所有权修饰符的对应关系.jpeg

    2.4数组

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