iOS中的内存管理

本节主要理解：
1.定时器的种类与注意事项（NSTimer循环引用/）
2.内存布局
3.Tagged Pointer
4.引用计数的原理
5.weak引用的原理
6.深拷贝与浅拷贝
7.自动释放池

一.读写安全

1.atomic与noatomic

2.pthead_rwlock

3.dispatch_barrier_async 栅栏函数
多读单写

dispatch_queue_t dispatchQueue = dispatch_queue_create("hyq.queue.next", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);

dispatch_async(queue, block1_for_reading)  
dispatch_async(queue, block2_for_reading) 

dispatch_async(queue, block_for_writing)

dispatch_async(queue, block3_for_reading)  
dispatch_async(queue, block4_for_reading)

以上可能导致数据混乱
使用栅栏函数

dispatch_async(queue, block1_for_reading)  
dispatch_async(queue, block2_for_reading)

dispatch_barrier_async(queue, block_for_writing)

dispatch_async(queue, block3_for_reading)  
dispatch_async(queue, block4_for_reading) 

dispatch_barrier_async会把队列的运行周期分为这三个过程：

• 首先等目前追加到并行队列中所有任务都执行完成
• 开始执行dispatch_barrier_async中的任务这时候即便向并行队列提交任务，也不会执行
• dispatch_barrier_async中任务执行完成后，并行队列恢复正常。

总的来说，dispatch_barrier_async起到了承上启下的作用。它保证此前的任务都先于自己执行，此后的任务也迟于自己执行。正如barrier的含义一样，它起到一个栅栏或者分水岭的作用。

使用并行队列和diapatch_barrier_async方法，就可以高效的进行数据和文件读写了。

二.Tagged Pointer

■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
■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
■ 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
■当对象指针的最低有效位是1 ,则该指针为Tagged Pointer，当对象指针的最低有效位是0时，为普通OC对象
■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
■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

特点
1.我们也可以在WWDC2013的《Session 404 Advanced in Objective-C》视频中，看到苹果对于Tagged Pointer特点的介绍：
Tagged Pointer专门用来存储小的对象，例如NSNumber和NSDate
2.Tagged Pointer指针的值不再是地址了，而是真正的值。所以，实际上它不再是一个对象了，它只是一个披着对象皮的普通变量而已。所以，它的内存并不存储在堆中，也不需要malloc和free。
3.在内存读取上有着3倍的效率，创建时比以前快106倍。
由此可见，苹果引入Tagged Pointer
，不但减少了64位机器下程序的内存占用，还提高了运行效率。完美地解决了小内存对象在存储和访问效率上的问题。

三.copy和mutableCopy

1.iOS提供了2个拷贝方法
copy，不可变拷贝，产生不可变副本
mutableCopy，可变拷贝，产生可变副本

深拷贝和浅拷贝
深拷贝---内容拷贝，有产生新对象
浅拷贝---指针拷贝，未产生新对象

总结
不可变对象NSString ，NSArray，NSDictionary，copy是浅拷贝，mutableCopy是深拷贝
可变对象NSMutableString，NSMutableArray，NSMutableDictionary，不管copy还是mutableCopy都是深拷贝

图片.png

为什么NSString使用copy修饰，NSMutableString使用strong修饰？
1.当原字符串是NSString时，由于是不可变字符串，所以，不管使用strong还是copy修饰，都是指向原来的对象，copy操作只是做了一次浅拷贝。
2.当源字符串是NSMutableString时，strong只是将源字符串的引用计数加1，而copy则是对原字符串做了次深拷贝，从而生成了一个新的对象，并且copy的对象指向这个新对象。

所以，如果源字符串是NSMutableString的时候，使用strong只会增加引用计数。但是copy会执行一次深拷贝，会造成不必要的内存浪费。而如果原字符串是NSString时，strong和copy效果一样，就不会有这个问题。
但是，我们一般声明NSString时，也不希望它改变，所以一般情况下，建议使用copy，这样可以避免NSMutableString带来的错误。

四.引用计数的存储

在64bit中,引用计数可以直接存储在优化过的isa指针中,也可能存储在SideTable类中

struct SideTable {
  spinlock_t slock；
  RefcountMap refcnts；
  weak_table_ t weak_table；
}；

refcnts是一个存放着对象引用计数的散列表

五.autoreleasepool 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
源码分析

0 clang重写@autoreleasepool

0 objc4源码 : NSObject.mm

class AutoreleasePoolPage
{
  magic_ t const magic;
  id*next; 
  pthread_ _t const thread ; 
  AutoreleasePoolPage * const parent;
  AutoreleasePoolPage *child;
  uint32_ ,t const depth;
  uint32_ .t hiwat;
}

面试题

1.使用CADisplayLink、 NSTimer（基于runloop）有什么注意点 ?
循环引用
CADisplayLink、 NSTimer 会对taget产生强引用，如果target又对他们强引用，就会造成循环引用

此种方式会造成循环引用
self. timer = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:1.0 target : self selector :@selector(timerTest) userInfo:nil repeats:YES];

（1）最简单的解决办法如下

_ weak typeof(self) weakSelf = self;
self.timer = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:1.0 repeats:YES block:^(NSTimer *_ Nonnull timer) [
  [weakSelf timerTest];
});

（2）或者使用NSProxy，（专门用来做转发，是一个基类，与NSObject并列,方法调用时会省去第一阶段-消息发送阶段，直接进入第三阶段-消息转发阶段）自行了解
不准时
因为依赖于runloop，如果runloop任务过于繁重(如线程中有滚动视图正在滚动，NSTimer会暂停)，可能会导致NSTimer不准时，可以使用GCD定时器更加准时

//创建-个定时器
dispatch_ source_ t timer = dispatch_ source_ create (DISPATCH_ SOURCE_ TYPE_ TIMER, 0, 0, queue); 
//没置吋囘(start是几秒后幵始抗行， interval是吋囘囘隔)
dispatch_ source_ ,set_ timer(timer,
dispatch_ time (DISPATCH_ TIME_ NOW, (int64_ t)(start * NSEC_ PER_ SEC)),
(uint64_ t)(interval *NSEC_ PER_ SEC),
0);
//设置回调
dispatch_ source_ ,set_ event_ handler(timer, ^{
));
//启动定时器
dispatch_ resume (timer);

2.介绍下内存的几大区域
地址从低到高布局

图片.png
■代码段: 编译之后的代码
■数据段
0字符串常量:比如NSString *str = @"123"
0已初始化数据:已初始化的全局变量、静态变量等
0未初始化数据:未初始化的全局变量、静态变量等
■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
■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

3.讲一下你对iOS内存管理的理解

4.autorelease在什么时机会被释放
① 如果有@autoreleasepool{}，所以autoreleasepool里面调用了autorelease方法的对象会在{}结束之后释放。
② 如果没写@autoreleasepool{}，由于整个程序没有退出，autoreleasepool里面调用了autorelease方法的对象会在RunLoop休眠之前被释放。

5.方法里有局部对象 ，出了方法后会立即释放吗
会立即释放，因为就相当于在方法的最后加一行release代码。

6.ARC 都帮我们做了什么?
实际上"引用计数式内存管理"的本质在ARC中并没有改变，ARC只是自动的帮助我们处理"引用计数"的相关部分

7.weak指针的实现原理

• 在64bit中,引用计数可以直接存储在优化过的isa指针中,也可能存储在SideTable类中

struct SideTable {
spinlock_t slock;
RefcountMap refcnts;     refcnts是一个存放着对象引用计数的散列表
weak_table_t weak_table;   弱引用表
};

图片.png

当对象引用计数为0时，会自动调用dealloc方法。
苹果将弱引用都存在一个哈希表中，当对象调用dealloc方法时，系统会取出对象的地址，作为key到哈希表中找到对应的弱引用，并将其销毁掉。