IOS内存管理学习笔记

内存布局

栈区: 方法调用

堆区:alloc等分配的对象

bss:未初始化的全局变量等

data:已初始化的全局变量等

text:程序代码

内存管理方案

IOS针对不同场景有不同内存管理方案;主要有一下三种:

    1、TaggedPointer-标记指针

          小对象,例如NSNumber、NSSring,对象下的内容会被放在指针地址中,以节省内存。

    2、NONPOINTER_ISA 非指针型的isa

            在64位架构下,苹果会采用这种内存管理方式。

0-31位地址图



32-63位地址图

 3、散列表

            其中是一个复杂的结构(sideTables),其中包括了,自旋锁、弱引用表、引用计数表。sideTables是一张哈希表,sideTables下面由多张sideTable组成,数量取决于系统架构。sideTable就是由自旋锁、弱引用表、引用计数表组成。

自旋锁是一种”忙等“的锁,如果锁被其他线程正在使用没有释放,当前线程就会不断的探测,当前锁是否被其他线程释放。适用于轻量访问,在内存管理中只是对引用计数进行加1或者减1的操作。

引用计数表也是一张哈希表,其中中存放的对象的引用计数是一个unsigned long类型的size_t。size_t的第一位存放的是当前对象是否有被弱引用,第二位存放的是当前对象是否正在dealloc,剩余的位数存放的就是实际的引用数值。也就是说在对引用进行操作的时候要先右移两位,再进行操作。

弱引用表中也是一张哈希表,其中存放的是weak_entry_t的,entry是一个结构体数组,数组中就存放被弱引用的对象的指针。

为什么sideTable要由多张表组成?

    如果只有一张表,所有对象的引用计数都会存在一张表内,而且对象可能会在不同的线程进行操作,为了保证安全,这个时候就会对表进行加锁;如果有成千上万个对象,这就会影响操作效率。引用多张表结合分离锁就可以解决这样的问题,分离锁可以对多个表的同一对象进行并发操作。

怎样实现快速分流?

    通过哈希算法进行快速查找,将对象的地址作为key,从sideTables中取得相对应的表,然后对表在进行哈希查找到对应的对象。哈希算法的目的就是大大的提高了查找的效率。

ARC & MRC

MRC通过手动的方式对对象的引用计数进行管理,它涉及到的操作有alloc(分配存储空间)、retain(引用计数加一)、release(引用计数减1)、retainCount(获取对象的引用计数)、autorelease(在autoReleasePool要结束的时候回调用这个对象release)、dealloc(销毁成员变量并调用父类的dealloc)

ARC自动管理对象的引用计数,它是编译器(LLVM)结合runtime协作完成的,编译器会在适当的地方自动加入对象的retain、release的代码。新增了weak、strong关键字。在ARC禁止使用MRC中的retain、release、retainCount、autorelease。

引用计数

    alloc的实现:经过一系列的调用最终调用了C函数calloc。此时并没有操作对象的引用计数,但是获取的时候对象的引用计数确实是1,这就很奇怪了。。。

    retain的实现:通过地址先从sideTables获取对应的sideTable,又通过地址指针从sideTable中找到引用计数表size_t,再进行加1操作;

    release实现:跟retain类似,只是最后是减1操作;

    retainCount实现:类似于前两个,但是在一个对象刚alloc出来的时候,因为size_t的默认值是1,所以这个对象的值就是1了;

    autorelease的实现:autoreleasePool底层是AutoreleasePoolPage对象实现的,以下就是AutoreleasePoolPage的操作流程图


    dealloc的实现:

objc_destructInstance()的实现

clearDellocating()的实现

clearDeallocating实现


弱引用表的管理

在对一个对象被weak修饰的时候,调用函数objc_initWeak()函数,传入weak变量的地址和被弱引用对象。

在一个对象被弱引用的时候,在dealloc方法中会被自动设置为nil;

自动释放池

    自动释放池是以栈为节点,通过双向链表的形式组合而成。并且和线程是一一对应的。


实际上自动释放池是一个C++对象AutoreleasePoolPage管理的,它的组成结构如下:

autoreleasePool的多层嵌套实际上就是执行的push操作;在当前runloop快要结束的时候会对自动释放执行一次pop操作;实际上runloop也是与线程是一一对应的;


循环引用

循环引用主要可以分为三种类型:

自循环引用:对象A强持有成员变量对象B,这个时候如果将对象A赋值对象B,这就形成了自循环;

相互循环引用:假如对象A中强持有一个变量对象A1,对象B中强持有一个变量对象B1,对象A1强持有B,对象B1强持有A,这就造成了相互循环;

多循环引用:假如有很多个对象,其中每个对象的成员变量都指向另外一个对象的成员变量,形成一个大环。这就是是多循环引用;

破除循环引用的手段有:__weak  __block(在MRC下不会产生引用计数 有用,ARC中会会被强引用,无用) _unsafe_unretained(引用的对象不会进行引用计数的操作,但是如果对象在某一时刻被释放,这个时候会产生悬垂指针。);

在平时的开发中用的代理,block,定时器,最容易产生循环引用了,如何避免呢?

代理:这个很简单,只需要将代理id类型使用weak修饰就能避免;

block:

定时器:可以封装一个中转对象,在中转对象中弱引用timer和原对象(runloop会对定时器进行强引用),将timer的执行方法设置到中转对象,再由中转对象,调用实际的业务方法,并且在里面判断,原对象是否为nil来控制timer的释放;


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