浅谈iOS内存管理

作者: 一剑孤城 | 来源:发表于2016-03-27 23:02 被阅读148次

    作为一个iOS开发者,了解iOS的内存管理是必不可少的。

    iOS采取的内存管理策略

    iOS没有垃圾回收机制,采用了RC(Reference Counting)引用计数的方式来管理对象的生命周期。如下图(出处苹果官方文档):

    ARC.png

    在iOS系统里面,每个对象都有着一个与之关联的计数。当使用alloc,new方法或者通过copy消息创建对象的时候,对象计数器的值设置为1。当对象调用retain方法,该对象的保留计数增加1,反之,如果对象调用release方法,该对象的保留计数减少1(注意:如果对象本身的保留计数为0,再调用或者说发送release消息就会造成crash)。当一个对象的计数为0时,系统会自动向对象发送dealloc消息,销毁对象,释放内存。

    对象操作 Objective-C方法
    生成并持有对象 alloc/new/copy/mutableCopy等
    持有对象 retain
    释放对象 release
    废弃对象 dealloc
    自己生成的对象,自己持有
    id object1 = [[NSObject alloc] init];    //生成并持有对象,retainCount = 1
    id object2 = [NSObject new];    //生成并持有对象,retainCount = 1
    
    非自己生成的对象,自己也能持有
    id object = [[NSMutableArray array] autorelease];      //取得非自己生成的对象,但是不持有
    [object retain];    //持有该对象
    非自己生成的对象,自己也能持有是通过autorelease来实现的,即:
    + (id)array {
        id object = [[NSArray alloc] init];
        [object autorelease];
        return object;
    }
    调用alloc方法生成对象后,retainCount = 1,然后将object加入autoreleasepool,延时释放,再返回object。
    object调用autorelease方法,等同于release方法,只不过不是立马调用,而是等到autoreleasepool被释放的时候,再调用release方法。
    
    不需要自己持有对象时释放
    id object = [[NSObject alloc] init];    //生成并持有对象,retainCount = 1
    [object release];
    
    释放非自己持有的对象

    释放非自己持有的对象,会导致对象调用retain和release方法的次数不对等,也就是release会比retain多一次,再次释放已经释放掉的对象导致程序崩溃。

    为什么iOS使用引用计数来管理内存?

    简单来说,方便管理对象的引用,可以解决对象A从一个对象传到另一个对象的内存管理问题。具体可以看一下唐巧的《理解 iOS 的内存管理》,里面会有详细的说明。

    MRC和ARC

    现在,直到iOS内存管理是采用引用计数,那么?在ARC(Auto reference counting)出现之前,需要使用者手动管理对象的生命周期,即在适当的位置调用retain,release和autorelease。ARC的出现,大大提高了开发者的开发效率以及调高了程序运行的效率,ARC会在某些地方优化引用计数,比如说一个局部返回对象如果马上赋值给一个强引用的对象,则局部对象不会被加进autoreleasepool里面,提高效率等等。

    查看对象的引用计数?

    现在XCode都默认开启ARC,如果需要查看对像的引用计数,需要设置ARC无效,如下:

    MRC.png
    id object = [[NSArray alloc] init];
    //ARC无效
    NSLog(@"retainCount: %ld", [object retainCount]);
    //ARC有效
    NSLog(@"retainCount: %ld", CFGetRetainCount((CFTypeRef)object));
    
    MRC需要注意下面几点:

    (1)使用alloc,new或copy方法创建对象时,该对象的保留计数为1。当不再使用该对象时,向该对象发送一条release或者autorelease消息。
    (2)如果你通过其他方法获得一个对象,则不需要你来管理该对象的生命周期,除非你想在一段时间内拥有改对象,则需要在使用前retain,使用完成后release。
    (3)必须保证retain和release成对出现。
    (4)release操作只是使当前对象的保留计数减1,并不是销毁该对象。当该对象的保留计数为0时,才会发送dealloc消息,销毁对象。
    (5)把对象加入autoreleasepool也不是立马使对象的保留计数减1,而是autoreleasepool销毁时同时把autoreleasepool里的所有对象都调用release方法。

    ARC自动引用计数

    不得不说,苹果引入ARC是一个英明的决定,从此,苹果开发者告别手动管理内存的艰难时期,是广大开发者的福音。为什么ARC那么强大呢?其实ARC只是做了一件事,就是在编译时自动帮你的代码插入retain和release。恰恰,它强大之处就在于这里,避免开发者忘记添加retian和release,一两个对象不觉得的,如果对象很多的话,就很容易忘记,所以说,ARC帮我们解决了手动管理对象生命周期的痛苦,让我们更专注于代码的逻辑实现。
    虽然ARC很强大,但是并不是所有的对象都能用ARC,一些不能使用ARC的对象,还是得手动管理内存。

    可以使用ARC的对象:

    (1)block
    (2)Objective-C对象
    (3)__attribute_((NSObject))修饰的对象

    不可以使用ARC的对象

    Core Function对象

    ARC与autoreleasepool

    ARC的作用就是在编译时期帮代码自动插入retain和release,而autorelease就是将需要释放的对象加入到一个stack里面,并不会立刻释放,而是在autorelease pool销毁时,一齐释放栈里面的对象。其实就是相当于release的作用。当时,不明白,既然有了ARC为什么还需要autoreleasepool?其实关键之处在于作用域,如果的创建与释放隔的很近,ARC在编译时就很容易判断在哪个位置插入retain和release,但是如果横跨几个文件或者说不知道什么时候释放该对象,这时候autorelease就很有用了,每个线程的RunLoop都有自己的autoreleasepool,当该RunLoop结束时,autoreleasepool就会被销毁,里面所有的对象也会一一销毁。

    参考:
    Advanced Memory Management Programming Guide
    Objective-C 中的内存分配
    理解 iOS 的内存管理
    《Objective-C高级编程 iOS与OSX 多线程和内存管理》

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