我的iOS内存管理学习之路

背景

进入这行也有段时间了,回想当初为什么选择iOS开发?大概是因为当时我拥有了我的第一台iPhone手机(iPhone 4s),对比在那之前用过的Android手机以及更早的Nokia手机,确实带给我不少冲击以及满足感。
从步入职场,到现在,已经转战了4家创业公司,职位当然都是iOS开发工程师。还记得当我向苹果公司提交第一个App审核的时候,心里还有些激动。回想这一路上开发并发布的App,就现在我自己看,毫无质量可言,讲的直白一点,只是用代码实现,仅此而已!这一点,我自己不能逃避,所以,当我意识到这一点的时候,我就开始尝试一点点往底层方面的知识走。还记得当时有个同行,嘲讽似的语气对我说:“学那些玩意儿有什么用,人家都封装好了,你能自己写一个吗?你写的有人家好吗?......”
说句实话,当时听到这样的话,心里很不是滋味,很不爽,可出于自己当时入行不久,能力确实有限,毫无反驳之力。心里纵是有万千不爽,还是要坚持走下去,谁让我选择了这行!
我觉得,程序员最核心的竞争力是通过自己的知识体系,总结出来属于自己的一套“思维”。
还是感谢这一路上嘲讽过我的那些人,不然我可能坚持不下来!
好了,接下来进入正题!

《objective - C高级编程》(极力推荐)

这本书读了很多遍,每一遍都有不一样的发现。第一章,讲的就是自动引用计数。接下来,做个总结,方便自己后面随时温习。

自动引用计数

自动引用计数:

内存管理中对引用采取自动计数的技术

内存管理的思考方式:

  • 自己生成的对象,自己所持有
alloc new copy mutableCopy
allocMyObject newThatObject copyThis mutableCopyYourObject
/**
 自己生成并持有对象
 */
id obj = [NSObject new];
  • 非自己生成的对象,自己也能持有
/**
 取得的对象存在,但自己不持有对象
 */
id obj = [NSMutableArray array];
    
/**
 自己持有对象
 */
[obj retain];

通过 retain 方法,持有对象。

  • 不再需要自己持有的对象时释放
/**
 自己生成并持有对象
 */
id obj = [NSObject new];
    
/**
 释放对象
 */
[obj release];
/**
 取得非自己生成并持有的对象
 */
id obj = [NSMutableArray array];
    
/**
 自己持有对象
 */
[obj retain];
    
/**
 释放对象
 */
[obj release];

通过 release 方法,释放对象

  • 注意:
- (id)object
{
    /**
     自己持有对象
     */
    id obj = [NSObject new];
    
    /**
     取得的对象存在,但自己不持有对象
     */
    [obj autorelease];
    
    return obj;
}

autorelease :

  1. 可以使取得的对象存在,但自己不持有对象
  2. 对象在超出指定的生存范围时能够自动并正确的释放(调用 release)
  • 非自己持有的对象无法释放
/**
 自己生成并持有对象
 */
id obj = [NSObject new];

/**
 释放对象
 */
[obj release];

/**
 对象已释放
 */
[obj release];

释放非自己持有的对象,程序会崩溃

alloc/retain/release/retainCount 实现(__CFDoExternRefOperation函数)

  • alloc
    方法调用:
    +alloc
    +allocWithZone:
    class_createInstance
    calloc
  • retain
    __CFDoExternRefOperation CFBasicHashAddValue
  • release
    __CFDoExternRefOperation CFBasicHashRemoveValue
    注意:CFBasicHashRemoveValue返回0时,调用dealloc
  • retainCount
    __CFDoExternRefOperation CFBasicHashGetCountOfKey

引用计数保存在引用计数表中:
引用计数表各记录中存有内存块地址,可追溯到个对象内存块

autorelease(自动释放)

  • 类似
    C语言中自动变量(局部变量)的特性:
    某自动变量超出其作用域,该自动变量将被自动废弃
  • 使用方法
    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 *pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init];
    
id obj = [NSObject new];
    
[obj autorelease];

[pool drain];
  • 实现
    objc_autoreleasePoolPush()
    objc_autorelease(obj)
    objc_autoreleasePoolPop(pool)

__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,如下:
id obj = [[NSObject alloc] init];

等价于:

id __strong obj = [[NSObject alloc] init];
  • 强引用:超出作用域,强引用失效,引用的对象释放
  • 运行原理,如下:
/** id obj = [[NSObject alloc] init]; */

id obj = objc_msgSend(NSObject, @selector(alloc));
objc_msgSend(obj, @selector(init));
objc_release(obj);
/** id obj = [NSMutableArray array]; */

id obj = objc_msgSend(NSMutableArray, @selector(array));
objc_retainAutoreleasedReturnValue(obj);
objc_release(obj);

/** + array 方法*/
+ (id)array {
    id obj = objc_msgSend(NSMutableArray, @selector(alloc));
    objc_msgSend(obj, @selector(init));
    return objc_autoreleaseReturnValue(obj);
}

__weak修饰符

  • 弱引用:不能持有对象实例
  • 生成的对象会立即释放,如下:
id __weak obj = [NSObject new];

ARC警告:Assigning retained object to weak variable; object will be released after assignment

  • 必定要访问注册到 autoreleasepool 的对象(原因:访问过程中,有可能被废弃,所以要注册到 autoreleasepool 中),如下:
id __weak obj1 = obj0;
NSLog(@"class = %@", [obj1 class]);

等价于:

id __weak obj1 = obj0;
id __autoreleasing tmp = obj1;
NSLog(@"class = %@", [tmp class]);
  • 对象被废弃,弱引用失效,对象被置为 nil
  • 运行原理,如下:
/** id __weak obj1 = obj; */

id obj1;
id tmp = objc_loadWeakRetained(&obj1);
objc_destoryWeak(&obj1);

id obj1;
obj1 = 0;
objc_storeWeak(&obj1, obj);
objc_storeWeak(&obj1, 0);
  • 说明:
  1. 从 weak 表中获取废弃对象的地址为键值的记录
  2. 将包含在记录中的所有附有 __weak 修饰符变量的地址,赋值为 nil
  3. 从 weak 表中删除该记录
  4. 从引用计数表中删除废弃对象的地址为键值的记录

__unsafe_unretained 修饰符 (不安全的所有权修饰符)

  • ARC下,内存管理是编译器的工作,但该修饰符修饰的变量不属于编译器的内存管理对象
  • 生成的对象会立即释放,如下:
id __unsafe_unretained obj = [NSObject new];
  • 悬垂指针

__autoreleasing修饰符

  • ARC下,不能使用 autorelease 发法和 NSAutoreleasePool 类,但其功能有效
  • 用 @autoreleasepool 块替代 NSAutoreleasePool 类
  • 用 _autoreleasing 替代 autorelease 方法,如下:
@autoreleasepool {
        id __autoreleasing obj = [NSObject new];
}
  • 运行原理,如下:
/**
 @autoreleasepool {
      id __autoreleasing obj = [[NSObject alloc] init];
 }
 */

id pool = objc_autoreleasePoolPush();
id obj = objc_msgSend(NSObject, @selector(alloc));
id obj = objc_msgSend(obj, @selector(init));
objc_autorelease(obj);
objc_autoreleasePoolPop(pool);
/**
 @autoreleasepool {
      id __autoreleasing obj = [NSMutableArray array];
 }
 */

id pool = objc_autoreleasePoolPush();
id obj = objc_msgSend(NSMutableArray, @selector(array));
objc_retainAutoreleasedReturnValue(obj);
objc_autorelease(obj);
objc_autoreleasePoolPop(pool);
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