内存管理相关面试问题

本文主讲内存管理相关面试问题，包括内存布局、内存管理方案、数据结构、ARC&MRC、引用计数管理、弱引用管理、自动释放池、循环引用。

一、内存布局

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1、stack：方法调用。
2、heap：通过alloc等分配的对象。
3、bss：未初始化的全局变量等。
4、Data：已初始化的全局变量等。
5、text：程序代码。

二、内存管理方案

1、TaggedPoint(小对象)。 如NSNumber，DSData类型。
2、NONPOINTER_ISA(非指针型的isa)。 在arm64位架构下使用的一种方案，这种方案主要是高效利用64位架构下isa指针的剩余内存空间。
3、散列表(引用技术表、weak表)。 在32位架构下使用以及64位架构下isa指针存放不下的场景下使用，也就是我们常说的信引用计数表

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三、数据结构

1、Spinlock_t自旋锁。
(1)、是忙等的锁。
(2)、适用于轻量访问。例如引用计数+1、-1
2、RefcountMap引用计数表

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3、weak_table_t弱引用表

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四、ARC&MRC

1、MRC：手动引用计数。alloc、retain、release、retainCount、autorelease、dealloc。
2、ARC：自动引用计数。
(1)、ARC是LLVM（编译器）和RunTime协作的结果。
(2)、ARC中禁止手动调用retain/release/retainCount/dealloc。
(3)、ARC中新增weak、strong属性关键字。

五、引用计数管理

实现原理分析，包括alloc、retain、release、retainCount、dealloc。
1、alloc

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2、retain

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3、release

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4、retainCount

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5、dealloc

dealloc() 实现流程.png

object_dispose() 实现

object_dispose() 实现流程.png

objc_destructInstance()实现

objc_destructInstance() 实现流程.png

clearDeallocating()实现

clearDeallocating() 实现流程.png

六、弱引用管理

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七、自动释放池

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1、AutoReleasePool实现原理
是以栈为接点通过双向链表的形式组合而成。
是和线程一一对应的。
2、array是什么时候释放的呢?会在当次RunLoop结束的时候释放。

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    NSMutableArray *arrar =[NSMutableArray array];
    NSLog(@"%@",arrar);
}

    //__weak修饰，弱应用，对象引用计数不会加1
    __weak NSArray *weakArr1;
    __weak NSArray *weakArr2;
    
    {
        
        //arr1指向的数组对象没有被注册到autorelease pool
        NSArray *arr1 = [[NSArray alloc] initWithObjects:@"123", nil];
        weakArr1 = arr1;
        
        //arr2指向的数组对象已被注册到autorelease pool
        NSArray *arr2 = [NSArray arrayWithObjects:@"123", nil];
        weakArr2 = arr2;
        
    }
    
    //局部变量arr1和arr2的作用域结束，
    //此时arr1指向的对象不再被强引用，因此被回收；
    //而arr2指向的对象仍然在autorelease pool中
    NSLog(@"%@", weakArr1);//输出null
    NSLog(@"%@", weakArr2);//输出arr2，因为此刻arr2在autorelease pool中，不会因为arr2作用域的结束而被回收

     __weak NSObject *weakObj1;
     __weak NSObject *weakObj2;

     {
         __autoreleasing NSObject *obj1 = [[NSObject alloc] init];
         //weakObj1指向的对象已被注册到autorelease pool
         weakObj1 = obj1;

         __strong NSObject *obj2 = [[NSObject alloc] init];
         //weakObj2指向的对象没有被注册到autorelease pool
         weakObj2 = obj2;
     }
    
    
     //局部变量obj1和obj2的作用域结束，
     //此时weakObj2指向的对象不再被强引用，因此被回收；
     //而weakObj1指向的对象仍然在autorelease pool中
     NSLog(@"%@", weakObj1);//输出<NSObject: 0x100206030>，因为此刻weakObj1在autorelease pool中，不会因为obj1作用域的结束而被回收
     NSLog(@"%@", weakObj2);//输出null
     

Runloop每次循环都是被一个AutoReleasePool包围着的，具体说每次Runloop循环将要结束的时候会释放当前runloop的内存占用。再创建好一个AutoReleasePool给下一次Runloop循环使用。在该方法中创建的array会加入到当次RunLoop的AutoReleasePool中，array会在当前RunLoop将要结束的时候调用AutoreleasePoolPage:pop()，得到内存释放。
3、AutoReleasePool为何可以嵌套？
多层嵌套就是多次插入哨兵对象
4、在for循环中alloc图片数据等内存消耗较大的场景手动插入autoreleasePool。

八、循环引用

1、三种循环引用：自循环引用、相互循环引用、多循环引用。
2、如何破解循环引用？
(1)、避免产生循环引用
(2)、在合适的时机手动破解
3、产生循环引用案例
代理、block、NSTimer、大循环引用

//ClassA:
@protocol ClassADelegate  <NSObject>
-(void)fuck;
@end
@interface ClassA : UIViewController
@property (nonatomic, strong) id <ClassADelegate> delegate;
@end

//ClassB:
@interface ClassB () 
@property (nonatomic, strong) ClassA *classA;
@end
@implementation ClassB
－ (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad]; 
    self.classA = [[ClassA alloc] init];  
    self.classA.delegate = self;
}

如上代码，B强引用A，而A的delegate属性指向B，这里的delegate是用strong修饰的，所以A也会强引用B，这是一个典型的循环引用样例。而解决其的方式大家也都耳熟能详，即将delegate改为弱引用。
4、具体的解决方案都有哪些？
(1)、__weak
(2)、__block
在MRC下，__block修饰的对象不会增加其引用计数，避免了循环引用。
在ARC下，__block修饰的对象会被强引用，无法避免循环引用，需手动破解。
(3)、__unsafe_unretained
修饰对象不会增加其引用计数，避免了循环引用。
如果被修饰对象在某一个时机被释放，会产生悬垂指针！