内存管理

OC对象的内存管理

1、在iOS中，使用引用计数来管理OC对象的内存，一个新创建的OC对象引用计数默认是1，当引用计数减为0，OC对象就会销毁，释放其占用的内存空间，调用retain会让OC对象的引用计数+1，调用release会让OC对象的引用计数-1，想拥有某个对象，就让它的引用计数+1；不想再拥有某个对象，就让它的引用计数-1

2、在ARC环境中，代码中自动加入了retain/release，原先需要手动添加的用来处理内存管理的引用计数的代码可以自动地由编译器完成了。

3、当调用alloc、new、copy、mutableCopy方法返回了一个对象，在不需要这个对象时，要调用release或者autorelease来释放它

4、可以通过以下私有函数来查看自动释放池的情况：extern void _objc_autoreleasePoolPrint(void);

NSTimer依赖于RunLoop，如果RunLoop的任务过于繁重，可能会导致NSTimer不准时.而GCD的定时器会更加准时,dispatch_source_t不依赖于RunLoop

    - (void)test
    {
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("timer", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);

    // 创建定时器
    dispatch_source_t timer = dispatch_source_create(DISPATCH_SOURCE_TYPE_TIMER, 0, 0, queue);

    // 设置时间
    uint64_t start = 2.0; // 2秒后开始执行
    uint64_t interval = 1.0; // 每隔1秒执行
    dispatch_source_set_timer(timer,
                              dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, start * NSEC_PER_SEC),
                              interval * NSEC_PER_SEC, 0);

    // 设置回调
    //    dispatch_source_set_event_handler(timer, ^{
    //        NSLog(@"1111");
    //    });
    dispatch_source_set_event_handler_f(timer, timerFire);

    // 启动定时器
    dispatch_resume(timer);
    }
    void timerFire(void *param)
    {
    NSLog(@"2222 - %@", [NSThread currentThread]);
    }

CADisplayLink、NSTimer会对target产生强引用，如果target又对它们产生强引用，那么就会引发循环引用

封装一个定时器

+ (NSString *)execTask:(void (^)(void))task start:(NSTimeInterval)start interval:(NSTimeInterval)interval repeats:(BOOL)repeats async:(BOOL)async
{
    if (!task || start < 0 || (interval <= 0 && repeats)) return nil;
    
    // 队列
    dispatch_queue_t queue = async ? dispatch_get_global_queue(0, 0) : dispatch_get_main_queue();
    
    // 创建定时器
    dispatch_source_t timer = dispatch_source_create(DISPATCH_SOURCE_TYPE_TIMER, 0, 0, queue);
    
    // 设置时间
    dispatch_source_set_timer(timer,
                              dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, start * NSEC_PER_SEC),
                              interval * NSEC_PER_SEC, 0);
    
    dispatch_semaphore_wait(semaphore_, DISPATCH_TIME_FOREVER);
    // 定时器的唯一标识
    NSString *name = [NSString stringWithFormat:@"%zd", timers_.count];
    // 存放到字典中
    timers_[name] = timer;
    dispatch_semaphore_signal(semaphore_);
    
    // 设置回调
    dispatch_source_set_event_handler(timer, ^{
        task();
        
        if (!repeats) { // 不重复的任务
            [self cancelTask:name];
        }
    });
    
    // 启动定时器
    dispatch_resume(timer);
    
    return name;
}

+ (void)cancelTask:(NSString *)name
{
    if (name.length == 0) return;
    
    dispatch_semaphore_wait(semaphore_, DISPATCH_TIME_FOREVER);
    
    dispatch_source_t timer = timers_[name];
    if (timer) {
        dispatch_source_cancel(timer);
        [timers_ removeObjectForKey:name];
    }

    dispatch_semaphore_signal(semaphore_);
}

iOS程序的内存布局

1.代码段：编译之后的代码

2.数据段

2.1、字符串常量：比如NSString *str = @"123"
2.2、已初始化数据：已初始化的全局变量、静态变量等
2.3、未初始化数据：未初始化的全局变量、静态变量等

3.栈：函数调用开销，比如局部变量。分配的内存空间地址越来越小

4.堆：通过alloc、malloc、calloc等动态分配的空间，分配的内存空间地址越来越大

iOS程序的内存布局.png

Tagged Pointer

1、从64bit开始，iOS引入了Tagged Pointer技术，用于优化NSNumber、NSDate、NSString等小对象的存储

1.1、在没有使用Tagged Pointer之前， NSNumber等对象需要动态分配内存、维护引用计数等，NSNumber指针存储的是堆中NSNumber对象的地址值

1.2、使用Tagged Pointer之后，NSNumber指针里面存储的数据变成了：Tag + Data，也就是将数据直接存储在了指针中

1.3、当指针不够存储数据时，才会使用动态分配内存的方式来存储数据

2.、objc_msgSend能识别Tagged Pointer，比如NSNumber的intValue方法，直接从指针提取数据，节省了以前的调用开销

3、如何判断一个指针是否为Tagged Pointer？

3.1、iOS平台，最高有效位是1（第64bit）
3.2、Mac平台，最低有效位是1

@interface MJPerson : NSObject <NSCopying>
@end

  - (id)copyWithZone:(NSZone *)zone
{
    MJPerson *person = [[MJPerson allocWithZone:zone] init];
    person.age = self.age;
//    person.weight = self.weight;
    return person;
}

- (NSString *)description
{
    return [NSString stringWithFormat:@"age = %d, weight = %f", self.age, self.weight];
}

   MJPerson *p2 = [p1 copy];//weight属性不能被拷贝

当一个对象要释放时，会自动调用dealloc，接下的调用轨迹是

dealloc--->_objc_rootDealloc--->rootDealloc--->object_dispose--->objc_destructInstance--->free

dealloc.png

自动释放池

自动释放池的主要底层数据结构是：__AtAutoreleasePool、AutoreleasePoolPage

调用了autorelease的对象最终都是通过AutoreleasePoolPage对象来管理的

AutoreleasePoolPage的结构

1、每个AutoreleasePoolPage对象占用4096字节内存，除了用来存放它内部的成员变量，剩下的空间用来存放autorelease对象的地址

2、所有的AutoreleasePoolPage对象通过双向链表的形式连接在一起，id *next指向了下一个能存放autorelease对象地址的区域

3、调用push方法会将一个POOL_BOUNDARY入栈，并且返回其存放的内存地址

4、调用pop方法时传入一个POOL_BOUNDARY的内存地址，会从最后一个入栈的对象开始发送release消息，直到遇到这个POOL_BOUNDARY

AutoreleasePoolPage的结构.png

Runloop和Autorelease

iOS在主线程的Runloop中注册了2个Observer

第1个Observer监听了kCFRunLoopEntry事件，会调用objc_autoreleasePoolPush()
第2个Observer
监听了kCFRunLoopBeforeWaiting事件，会调用objc_autoreleasePoolPop()、objc_autoreleasePoolPush()
监听了kCFRunLoopBeforeExit事件，会调用objc_autoreleasePoolPop()

 struct __AtAutoreleasePool {
    __AtAutoreleasePool() { // 构造函数，在创建结构体的时候调用
        atautoreleasepoolobj = objc_autoreleasePoolPush();
    }
 
    ~__AtAutoreleasePool() { // 析构函数，在结构体销毁的时候调用
        objc_autoreleasePoolPop(atautoreleasepoolobj);
    }
 
    void * atautoreleasepoolobj;
 };

//    atautoreleasepoolobj = objc_autoreleasePoolPush();
//   Person *person = [[[Person alloc] init] autorelease];
//    objc_autoreleasePoolPop(atautoreleasepoolobj);