OC開發系列-記憶體管理

来源:https://www.cnblogs.com/CoderHong/archive/2018/04/14/8826627.html
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概述 移動設備的記憶體極其有限，每個app所有占用的記憶體是有限的。當app所占用的記憶體比較多時，系統會發出記憶體警告，這時得回收一些不需要再使用的記憶體空間。 "任何集成了NSObject的對象都需要手動進行記憶體管理。因為OC對象存放於堆裡面。" 引用計數器 每一個OC對象都有內部有自己的引用計數器。該計 ...


概述

移動設備的記憶體極其有限，每個app所有占用的記憶體是有限的。當app所占用的記憶體比較多時，系統會發出記憶體警告，這時得回收一些不需要再使用的記憶體空間。

任何集成了NSObject的對象都需要手動進行記憶體管理。因為OC對象存放於堆裡面。

引用計數器

  • 每一個OC對象都有內部有自己的引用計數器。該計數器占用4個位元組。從字面可以理解為"多少人在使用這個對象"。
  • 當對象的引用計數器為0時。該對象會才會被釋放。
  • 一個對象通過alloc、 copy 、new創建一個對象，該對象預設的引用計數器為1。

引用計數器的操作

* 給對象發送一條retain消息，對象的引用計數器+1
* 給對象發送一條release消息，對象的引用計數器-1
* 給對象發送一條retainCount消息，對獲得當前對象的引用計數器值

dealloc方法

當一個對象的引用計數器值為0時，這個對象即將被銷毀，器占用的記憶體被系統回收。對象即將被銷毀前系統會自動給改對象發送一條dealloc消息。
通常重寫對象的dealloc方法釋放相關的資源。
* 一旦重寫了dealloc方法，就必須調用[super dealloc]，並且放在最後面
* dealloc不能直接調用
* 一旦對象被回收，它占用的記憶體就不再可用被稱之為僵屍對象。指向僵屍對象的指針被稱為野指針。給僵屍對象發消息會造壞訪問報錯。

多對象的記憶體管理

多個對象進行記憶體管理，並且對象之間是有聯繫的，那麼管理就會變得比較複雜。
比如在記憶體中有一個聊天室對象，多個Person對象共同使用者聊天室對象。

對上面的實例我們如果想做好聊天室對象跟Person對象的記憶體管理。需要做到下麵兩點
* 只要有人在使用聊天室對象聊天室對象就不能銷毀
* 沒有人使用聊天室對象聊天室對象需要銷毀

當有Person對象使用聊天室就需要對聊天室對象的引用計數器+1。且當Person對象銷毀之前需要對使用的房間對象引用計數器-1，這樣就可以保證以上兩點。
因此可以這樣定義一個Person類

#import <Foundation/Foundation.h>
#import "ChatRoom.h"
@interface Person : NSObject
{
    ChatRoom *_cRoom;
}
- (void)setCRoom:(ChatRoom *)cRoom;
- (ChatRoom *)cRoom;
@end

#import "Person.h"

@implementation Person
- (void)setCRoom:(ChatRoom *)cRoom
{
    if (_cRoom != cRoom) {
        // 1.先對以前的對象計數器-1
        [_cRoom release];
        // 2.調用對象的retain返回對象本身
        _cRoom = [_cRoom retain];
    }
}

- (ChatRoom *)cRoom
{
    return _cRoom;
}

- (void)dealloc
{
    // 在Person對象即將銷毀先對內部的聊天室對象計數器-1
    [_cRoom release];
    [super dealloc];
}
@end

Property修飾符

assign

預設Proerty修飾符為assig。比如當為Person聲明一個成員屬性@property int age; 編譯器自動轉換成@property(assign) int age;。

retain

Proerty修飾符為retain在生成的set方法會自動生成set方法的記憶體管理代碼

@property (retain) ChatRoom *cRoom;

retain修飾生成的set方法：

- (void)setCRoom:(ChatRoom *)cRoom
{
    if (_cRoom != cRoom) {
        // 1.先對以前的對象計數器-1
        [_cRoom release];
        // 2. 調用對象的retain返回對象本身
        _cRoom = [_cRoom retain];
    }
}

nonatomic與nonnull

nonatomic是保證set方法是線程安全的，nonnull則相反。iOS開發一般使用nonatomic性能高。

@class

@class主要用於簡單的引用一個類。@class與#import有著本質的區別，#import是預處理指令在程式預處理時期對#import的文件進行拷貝，而@class只是告訴編譯器@class後面引用的是一個類。

import有一個特點，只要引用的文件發生的變化，那麼import就會重新拷貝一次。比如現在有三個類Person、 Car、 Wheel。Person.h文件import Car.h，Car.h文件import Wheel.h。一旦wheels Wheel.h發生變化，Car.h需要重新拷貝Wheel.h並且Person.h也重新拷貝Car.h。

@class具體使用
* 在.h文件中使用@class引用一個類
* 在.m文件中使用#import包含這個類的.h文件

@class其他使用場景

retain的迴圈引用

現在有兩個類Person與Car。Person中有個成員屬性car，Car中有個成員屬性person。

Person類

#import <Foundation/Foundation.h>
@class Car;
@interface Person : NSObject

@property (retain) Car *car;
@end

#import "Person.h"
@implementation Person

- (void)dealloc
{
    [_car release];
    
    [super dealloc];
    NSLog(@"%s", __func__);
}
@end

Car類

#import <Foundation/Foundation.h>
@class Person;
@interface Car : NSObject

@property (retain) Person *per;
@end

#import "Car.h"
@implementation Car

- (void)dealloc
{
    
    [_per release];
    
    [super dealloc];
    
    NSLog(@"%s", __func__);
}
@end

main.m

#import <Foundation/Foundation.h>
#import "Person.h"
#import "Car.h"
int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        
        Person *p = [[Person alloc] init];
        Car *c = [[Car alloc] init];
        
        // 人賦值一輛車對象
        p.car = c;
        // 車賦值人對象
        c.per = p;
        
        [p release];
        [c release];
    }
    return 0;
}

main.m代碼執行完控制台並沒有Person對象與Car對象dealloc方法的列印。因此記憶體兩個對象並未銷毀存在記憶體泄漏。下麵畫圖展現main.m執行完畢記憶體的情況。

為什麼執行p跟c的release方法，對象沒有銷毀。因為在給人對象賦值car對象的時候通過set方法會對car對象引用計數器+1，同理對car對象賦值人對象，人對象引用計數器也會+1。

分別執行兩個對象release只是讓對象應用計數器-1，因此兩個對象都沒有銷毀。

那麼我們可以嘗試讓其中一個類Property修飾符修改為assign。註意:修改為assign修飾一方dealloc千萬不要在dealloc對對象屬性進行release。否則會造成記憶體壞訪問
此時的Person類

#import <Foundation/Foundation.h>
@class Car;
@interface Person : NSObject
// 改為assign修飾
@property (assign) Car *car;

@end

#import "Person.h"
@implementation Person

- (void)dealloc
{
    // [_car release]; 此時Propery修飾符為assign不需要對car進行release
    [super dealloc];
    NSLog(@"%s", __func__);
}
@end

autorelease

通過上面講解，OC多對象的記憶體管理主要有以下幾點：
* 1.在外界通過alloc、copy、new關鍵字創建的對象需要釋放的時候發送release消息
* 2.在set方法中對賦值的對象引用計數器+1，可以使用retain關鍵字自動生成set方法記憶體管理代碼
* 3.在一個對象即將要銷毀前在dealloc方法中對內部引用的對象進行release。

這裡就會發現，我們需要時時刻刻關註對象什麼時候需要銷毀時發送release消息。接下來就可以通過autorelease的機制來解決手動編寫大量的對象的release代碼。不需要一直再關註對象什麼時候需要release。只要可以訪問到對象的作用域都可以使用對象。

autorelease是一種支持引用計數器的記憶體管理方式，只要給對象發送一條autorelease消息會將對象放到自動釋放池中。當自動釋放池銷毀，會對池子中的所有對象發送一條release消息。autorelease操作對象的引用計數器。當一個對象發送release消息返回時對象的本身。

#import <Foundation/Foundation.h>
#import "Person.h"
int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        
        Person *p = [[Person alloc] init];
        // 將對象p添加到autorelease釋放池
        p = [p autorelease];
        
        // [p release]; 這裡不需要在寫release 否則壞訪問
    }// 自動釋放池銷毀會給對象中所有的對象發送一條release消息
    return 0;
}

在iOS5.0之前autorelease的寫法

int main(int argc, const char * argv[]) {
    
    // 創建一個自動釋放池
    NSAutoreleasePool *pool =[[NSAutoreleasePool alloc] init];
    
        Person *p = [[Person alloc] init];
        // 將對象p添加到autorelease釋放池
        p = [p autorelease];
    
    [pool drain]; // 自動釋放池銷毀會給對象中所有的對象發送一條release消息
    return 0;
}

MRC類工廠方法的編寫

我們在初始化一個對象將它添加進自動釋放池中

@autoreleasepool{
        // 創建一個對象
        Person *p = [[[Person alloc] init] autorelease];
    }

可見每次創建一個Person對象都需要寫很長的代碼，於是我們可以封裝內部細節提供一個類工廠方法

/**快速創建一個Person實例*/
+ (instancetype)person;

+ (instancetype)person
{
    return [[[self alloc] init] autorelease];
}

外界調用類工廠對象初始化對象

int main(int argc, const char * argv[]) {
    
    @autoreleasepool{
        // 創建一個對象
        Person *p = [[[Person alloc] init] autorelease];
        
        // 通過類工廠方法 創建的對象預設添加進自動釋放池當中
        Person *p1 = [Person person];
    }
    return 0;
}

我們想讓Person在初始化後就有一個預設的名字。我們可以提供自定義構造方法。

#import <Foundation/Foundation.h>
@interface Person : NSObject

@property(nonatomic, copy) NSString *name;
/**快速創建一個Person實例*/
+ (instancetype)person;

/**自定義構造方法*/
-(instancetype)initWithName:(NSString *)name;
+(instancetype)personWithName:(NSString *)name;
@end

#import "Person.h"
@implementation Person
/**自定義構造方法*/
-(instancetype)initWithName:(NSString *)name
{
    if(self = [super init]){
        self.name = name;
    }
    return self;
}

+ (instancetype)person
{
    return [[[self alloc] init] autorelease];
}

+(instancetype)personWithName:(NSString *)name
{
    // 類方法中將對象添加進自動釋放池中
    return [[self initWithName:name] autorelease];
}
@end

上面的代碼會發現在MRC類方法中生成的對象預設內部將其添加自動釋放池當中，其實這也是蘋果的規範。蘋果Foundation框架中通過類方法創建的對象都是autorelease。

ARC的記憶體管理

ARC是編譯器的特性，而不是運行時特性，跟其他語言的垃圾回收有著本質的區別。ARC原理就是在編譯階段為我們在必要的時候添加release這些代碼。
ARC的判斷原則
* 只要還有一個強指針指向對象，對象就會保持在記憶體中

ARC與MRC的混編

* 在ARC項目中執行某個文件使用MRC -fno-objc-arc
* 在MRC項目中執行某個文件使用ARC -fobjc-arc

使用Xcode將一個MRC工程轉化成ARC項目


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