iOS - OC 内存管理

简介: 1、OC 基本内存管理模型1.1 自动垃圾收集在 OC 2.0 中,有一种称为垃圾收集的内存管理形式。通过垃圾收集,系统能够自动监测对象是否拥有其他的对象,当程序执行需要空间的时候,不再被引用的对象会自动释放。

1、OC 基本内存管理模型

1.1 自动垃圾收集

  • 在 OC 2.0 中,有一种称为垃圾收集的内存管理形式。通过垃圾收集,系统能够自动监测对象是否拥有其他的对象,当程序执行需要空间的时候,不再被引用的对象会自动释放。iOS 运行环境并不支持垃圾收集,在这个平台开发程序时并没有这方面的选项。在 OS X 10.8 中垃圾收集已不再推荐使用。

1.2 自动释放池

  • 自动释放池(autoreleasepool)的机制是它使得应用在创建新对象时,系统能够有效的管理应用所使用的内存。自动释放池可以追踪需要延时一些时间释放的对象。

  • OC 对象只需要发送一条 autorelease 消息,就会把这个对象添加到最近的自动释放池中。autorelease 实际上只是把对 release 的调用延迟了,对于每一次 autorelease,系统只是把该对象放入了最近的 autoreleasepool 中。当执行到 autoreleasepool 块的末尾时,系统会释放自动释放池,这将影响到所有发送过 autorelease 消息并添加到自动释放池中的对象,系统会对池中的每个对象发送 release 消息,当这些对象的引用计数减到 0 时,会发出 dealloc 消息,并且他们的内存会被释放。

  • 自动释放池并不包含实际的对象,而是只包含对象的引用。

    • 1) 作用:

      • 自动释放对象的。
      • 所有 "autorelease" 的对象,在出了作用域之后,会被自动添加到 "最近创建的" 自动释放池中。
      • 在自动释放池被销毁或者耗尽的时候,会向池中所有对象发送 release 消息,释放池中对象。
      • 自动释放池,在 ARC & MRC 程序中,同样有效。
    • 2) 创建销毁时间:

      • 创建:运行循环检测到事件后,就会创建自动释放池。
      • 销毁:一次完整的运行循环结束之前,会销毁。

        OCRam1

    • 3) 自动释放池的 创建:

      • iOS 5.0 以后:

            // 在 ARC 下只能使用该方法创建
        
            // 自动释放池的标记,表示每一次运行循环监听到系统事件的时候,会自动创建自动释放池
            @autoreleasepool {
        
                // 用户代码
            }
      • iOS 5.0 以前:

            NSAutoreleasePool *pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init];
        
                // 用户代码
            [pool release];     // 或 :[pool drain];
    • 4) 自动释放池的 使用:

      • MRC

            @autoreleasepool {
        
                // 该 stu 对象不需要再 release 了,给对象添加延迟释放的标记,autorelease 作用就是延迟释放
                Student *stu = [[[Student alloc] init] autorelease];
            }
      • ARC

            @autoreleasepool {
        
                // 该 stu 对象不需要再 release 了,给对象添加延迟释放的标记,在 ARC 中系统会自动添加 autorelease
                Student *stu = [[Student alloc] init];
            }
    • 5) 自动释放池的 疑问:

      • 问题:在 iPhone 项目中,main() 中有一个默认的 autoreleasepool,程序开始时创建,程序退出时销毁,按照对 autoreleasepool 的理解,岂不是 autoreleasepool 里的所有对象在程序退出时才 release,这样跟内存泄漏有什么区别?

      • 答案:对于每一个 Runloop(运行循环)系统都会隐式的创建一个 autoreleasepool,并把创建好的 pool 放在栈顶,所有的 pool 会构成一个栈式结构。在每一个 Runloop 结束时,当前栈顶的 pool 会被销毁,这样这个 pool 里的每个对象会被执行 release 操作。

    • 6) 自动释放池的 注意:

      • 在 ARC 下不能使用 [[NSAutoreleasePool alloc] init],而应当使用 @autoreleasepool。
      • 不要把大量循环操作放在同一个自动释放池中,这样会造成内存峰值的上升。
      • 尽量避免大内存使用该方法,对于这种延迟释放机制,还是尽量少用,而是使用 release 操作。
      • SDK 中一般利用静态方法(类方法)创建并返回的对象都是已经 autorelease 的,不需要再进行 release 操作。
      • 如果使用 MRC 开发,所有返回 instancetype 的类方法,返回的对象都是 autorelease 的。

1.3 MRC 手动引用计数

  • MRC(Mannul Reference Counting):手动引用计数。

  • 1) 范围:

    • 任何继承了 NSObject 类的对象,对基本数据类型无效。
  • 2) 原理:

    • 每个对象内部都保存了一个与之相关的整数,称之为引用计数器。

    • 当使用 alloc、new 或者 copy 等创建一个对象时,对象的引用计数器被设置为 1。
    • 给对象发送一条 retain 消息,可以使引用计数器值 +1。
    • 给对象发送一条 release 消息,可以使引用计数器值 -1。

    • 当一个对象的引用计数器值为 0 时,那么它将被销毁,其占用的内存被系统回收,OC 会自动向对象发送一条 dealloc 消息。
    • 一般会重写 dealloc 方法,在这里释放相关资源,一定不要直接调用 dealloc 方法。

    • 可以给对象发送 retainCount 消息获取当前的引用计数值。

  • 3) 原则:

    • 谁创建,谁释放。

    • 谁 retain ,谁 release。只要你调用了 retain ,无论这个对象是如何生成的,你都要调用 release。

    • 并不是所有新创建的对象都会被添加到自动释放池中。实际上,任何由以 alloc、 copy 、mutableCopy 和 new 为前缀的方法创建的对象都不会被自动释放。在这种情况下可以说你拥有这个对象。要释放这些对象需要主动发送 release 消息,或者给对象发送 autorelease 消息将对象加入到自动释放池中。

    • 当把一个对象塞进数组中时,这个对象的引用计数器值会加 +1,当这个数组被销毁时,数组会对其中的所有对象做一次 release 操作,使其引用计数器值 -1。

  • 4) 析构方法:

    • 对象销毁前系统会自动调用此方法。

          - (void)dealloc {
      
              // 用户代码
      
              // MRC 下一定要调用该方法,ARC 下不允许手动操作,不能写该句
              [super dealloc];
          }
  • 5) assign 修饰符:

    • assign 修饰符,对对象不做任何操作,只是简单的记录地址,对象释放后,地址仍然保留,在 MRC 开发中,因此野指针错误非常频繁。
    • 在 MRC 的中,没有 weak 修饰符,只有 assign 修饰符。

1.4 ARC 自动引用计数

  • ARC(Automatic Reference Counting):自动引用计数。

  • 1) 强引用 strong:

    • 通常所有对象的指针变量都是强变量。也就是说,将对象的引用赋值给变量使对象自动保持。然后,旧对象的引用会在赋值前被释放。最终,强变量默认会被初始化为零。无论他是实例变量、局部变量还是全局变量,这都成立。

    • 在 ARC 中所有的对象变量默认都是强变量(但仍然可以使用关键字 __strong 修饰)。属性变量默认不是强变量,需要使用 strong 修饰。

    • 在 OC 中对象默认都是 strong。viewController 对根视图是强引用,view addSubviews 方法是向数组中添加子视图,数组会对子视图强引用。

    • 强引用有时会造成引用循环,无法释放对象,在程序中可以使用析构方法判断是否产生了引用循环。

          @implementation ViewController
      
          // 在 Block 中调用 self 容易产生引用循环
          [[QWebImageManager sharedManager] downloadImage:self.urlStr completion:^(UIImage *image) {
              self.image = image;
          }];
      
          @end
          // 判断是否存在循环应用,无法释放时即存在引用循环
          - (void)dealloc {                                               
              NSLog(@"成功退出");
          }
  • 2) 弱引用 weak:

    • 有时候需要为对象建立两者之间的关系,每个对象需要引用到其他的对象。当两个对象都持有彼此的强引用时,将会产生循环保持,如果对象仍然有引用,系统将不可能销毁这个对象。如果两个对象都强引用到彼此,这样就不可以被销毁。解决这个问题可以通过其他类型的对象变量,并允许使用不同类型的引用。这种引用被称为弱引用,能够建立在两个对象之间。

    • 当声明一个弱变量时,系统会追踪复制给这个变量的引用。当引用的对象释放时,弱变量会被自动设置为 nil,这也避免了无意间给这个变量发送消息引起的崩溃。因为 OC 中给 nil 对象发送的任何消息不会有反应。

    • 可以使用关键字 __weak 声明一个弱变量,或者为属性指定 weak 特性。如:

          @implementation ViewController
      
          // 弱引用 self,typeof(self) 等价于 ViewController
          __weak typeof(self) weakSelf = self;
      
          [[QWebImageManager sharedManager] downloadImage:self.urlStr completion:^(UIImage *image) {
              weakSelf.image = image;
          }];
      
          @end
    • 苹果从 StoryBoard/Xib 拖线默认是 weak。设置代理属性(delegate)时一般使用 weak 属性。

    • weak 是 ARC 专有的,如果对象没有被其他任何对象做强引用,会被立即释放。
    • weak 会自动判断对象是否为 nil ,因此效率会变差。
    • weak 安全性很好。一旦没有强引用,自动将地址设置为 nil,OC 中可以向 nil 发送任何消息都不会报错。

1.5 ARC 与 MRC 编译环境的设置

  • 1) 对整个工程做修改:

    • 在工程的 TARGETS => Build Setting 的搜索框中输入 auto => Apple LLVM 8.0 - Language - Objective C => Objective-C Automatic Reference Counting 设置为:

      • YES : 自动引用计数 ARC
      • NO : 手动引用计数 MRC

      OCRam2

  • 2) 对部分文件做修改(混编):

    • 在使用 MRC 项目中,用 “使用 ARC” 的类库时,在 TARGETS => Build Phases => Compile Sources 中对类库的所有 .m 文件添加 “-fobjc-arc”

      OCRam3

    • 在使用 ARC 项目中,用 “使用 MRC” 的类库时,在 TARGETS => Build Phases => Compile Sources 中对类库的所有 .m 文件添加 “-fno-objc-arc”

      OCRam4

2、MRC 中 assign 的使用

    // Person.h

        + (instancetype)person;

    // Person.m

        + (instancetype)person {
        
            // autorelease 谁申请,谁释放,作用就是延迟释放,给对象添加延迟释放的标记
            Person *p = [[[Person alloc] init] autorelease];
        
            return p;
        }

    // ViewController.m

        // 声明 assign 对象
        @property (nonatomic, assign) Person *p;

        // alloc/init 初始化方式
            
            /*
                MRC 中,assign 修饰符号,对对象不做任何操作,只是简单的记录地址,对象出了作用域后才会被释放
            */
        
            self.p = [[Person alloc] init];

        // 类方法初始话方式
            
            /*
                MRC 中,所有返回 instancetype 的系统类方法,返回的对象都是 autorelease 的
            */
            
            self.p = [Person person];

3、ARC 中 weak 的使用

    // Person.h

        + (instancetype)person;

    // Person.m

        + (instancetype)person {
        
            // 自动添加 autorelease,作用就是延迟释放,给对象添加延迟释放的标记
            Person *p = [[Person alloc] init];
        
            return p;
        }

    // ViewController.m

        // 声明 weak 对象
        @property (nonatomic, weak) Person *p;

        // alloc/init 初始化方式
        
            /*
                ARC 中,如果给 weak 做 alloc/init 的初始话,Xcode 会提示,如果对象创建后没有被其他任何对象强引用,会被立即释放
            */
        
            // 没有对 alloc 的对象做强引用,会被立即释放,使用 strong 则不会被立即释放
            self.p = [[Person alloc] init];
            
            // 对 alloc 的对象做强引用,不会被立即释放,出了作用于后会被释放
            NSString *str = [[[Person alloc] init] description];
                    
        // 类方法初始话方式
        
            /*
                    对于 Xcode 编译器而言,只要是类方法,就不会提示。结果之所以为 null,是因为 weak 创建后没有被其他任何对象强引用,
                会被立即释放,跟 autorelease 没有关系
            */
            
            // 没有对创建的对象做强引用,会被立即释放,使用 strong 则不会被立即释放
            self.p = [Person person];
            
            // 对创建的对象做强引用,不会被立即释放,出了作用于后会被释放
            NSString *str = [[Person person] description];
  • weak 的内部实现原理

    • weak 变量在引用计数为 0 时,会被自动设置成 nil,这个特性是如何实现的?

    • 在 Friday QA 上,有一期专门介绍 weak 的实现原理。https://mikeash.com/pyblog/friday-qa-2010-07-16-zeroing-weak-references-in-objective-c.html

    • 简单来说,系统有一个全局的 CFMutableDictionary 实例,来保存每个对象的 weak 指针列表,因为每个对象可能有多个 weak 指针,所以这个实例的值是 CFMutableSet 类型。剩下我们要做的,就是在引用计数变成 0 的时候,去这个全局的字典里面,找到所有的 weak 指针,将其值设置成 nil。如何做到这一点呢?Friday QA 上介绍了一种类似 KVO 实现的方式。当对象存在 weak 指针时,我们可以将这个实例指向一个新创建的子类,然后修改这个子类的 release 方法,在 release 方法中,去从全局的 CFMutableDictionary 字典中找到所有的 weak 对象,并且设置成 nil。我摘抄了 Friday QA 上的实现的核心代码,如下:

          Class subclass = objc_allocateClassPair(class, newNameC, 0);
          Method release = class_getInstanceMethod(class, @selector(release));
          Method dealloc = class_getInstanceMethod(class, @selector(dealloc));
          class_addMethod(subclass, @selector(release), (IMP)CustomSubclassRelease, method_getTypeEncoding(release));
          class_addMethod(subclass, @selector(dealloc), (IMP)CustomSubclassDealloc, method_getTypeEncoding(dealloc));
          objc_registerClassPair(subclass);
    • 当然,这并不代表苹果官方是这么实现的,因为苹果的这部分代码并没有开源。《Objective-C高级编程》一书中介绍了 GNUStep 项目中的开源代码,思想也是类似的。所以我认为虽然实现细节会有差异,但是大致的实现思路应该差别不大。

4、内存飙升问题解决

  • 问题:以下代码是否有问题?如果有,如何解决?

        // ARC
    
        long largeNumber = 5 * 1000 * 1000;
    
        for (long i = 0; i < largeNumber; ++i) {
    
            NSString *str = [NSString stringWithFormat:@"hello - %ld", i];
    
            str = [str uppercaseString];
            str = [str stringByAppendingString:@" - world"];
        }
  • 答案:如果 largeNumber 非常大,会创建太多自动释放的对象,有可能会把自动释放池 "撑满"。运行时会占用大量的系统内存空间。
    • 提示:经常一次用户交互,远远不止一个 for,在 for 的前后,会有很多的代码,但是这个 for 会占用大量的自动释放池空间。
  • 解决方法:引入自动释放池,有两种解决方案。

    • 1> 外面加自动释放池:能够保证 for 循环结束后,内部产生的自动释放对象,都会被销毁。需要等到 for 结束后,才会释放内存。不能解决运行时占用大量的系统内存的问题。

          long largeNumber = 5 * 1000 * 1000;
      
          NSLog(@"外面 start");
          CFAbsoluteTime start = CFAbsoluteTimeGetCurrent();
      
          // 自动释放池的标记,表示每一次运行循环监听到系统事件的时候,会自动创建自动释放池
          @autoreleasepool {
      
              for (long i = 0; i < largeNumber; ++i) {
      
                  NSString *str = [NSString stringWithFormat:@"hello - %ld", i];
                  str = [str uppercaseString];
                  str = [str stringByAppendingString:@" - world"];
              }
          }
      
          NSLog(@"end - %f", CFAbsoluteTimeGetCurrent() - start);
    • 2> 内部加自动释放池:能够每一次 for 都释放产生的自动释放对象。能解决运行时占用大量的系统内存的问题。

          long largeNumber = 5 * 1000 * 1000;
      
          NSLog(@"内部 start");
          CFAbsoluteTime start = CFAbsoluteTimeGetCurrent();
      
          for (long i = 0; i < largeNumber; ++i) {
      
              // 自动释放池的标记,表示每一次运行循环监听到系统事件的时候,会自动创建自动释放池
              @autoreleasepool {
                  NSString *str = [NSString stringWithFormat:@"hello - %ld", i];
                  str = [str uppercaseString];
                  str = [str stringByAppendingString:@" - world"];
              }
          }
      
          NSLog(@"end - %f", CFAbsoluteTimeGetCurrent() - start);
  • 提问:那种方式效率高。

    • 答案:速度差不多,大多数测试内部比外部快。

    • 提示:在日常工作中。有的时候,真的会出现代码内存飙升的情况。要知道解决办法,加自动释放池。

目录
相关文章
|
10月前
|
Swift iOS开发
iOS OC混编Swift 后者无法走断点
iOS OC混编Swift 后者无法走断点
63 0
|
安全 数据安全/隐私保护 iOS开发
iOS 初探代码混淆(OC)
自己做iOS开发也有几年的时间了,平时做完项目基本就直接打包上传到Appstore上,然后做上架操作了。但是最近,客户方面提出了代码安全的要求。说是要做代码混淆,这方面的工作之前从来没有接触过。然后就上网查了一下,原来有很多应用程序都做了代码混淆。看来是我固步自封了......
iOS 初探代码混淆(OC)
|
存储 安全 Java
iOS内存管理
iOS内存管理
138 0
|
iOS开发 异构计算
如何增加 iOS APP 虚拟地址空间及内存上限?XNU 内核源码解读
1. 引言 最近一段时间在做钉钉 iOS 内存专项治理,解决内存不足时的 jetsam 事件及 malloc 的异常崩溃。在进程创建时系统会为每个 app 设定内存最大使用上限,内核会维护一个内存阈值优先级列表,当设备内存不足时低优先级的 app 会首先被内核中止进程。在阅读 XNU 内核源码过程中我们发现提供系统了两种能力可以扩展 App 的虚拟地址空间(com.apple.developer.kernel.extended-virtual-addressing)和增加内存使用上限(com.apple.developer.kernel.increased-memory-limit)。
1747 0
如何增加 iOS APP 虚拟地址空间及内存上限?XNU 内核源码解读
|
存储 算法 Java
iOS开发 - 穿针引线之内存管理(二)
iOS开发 - 穿针引线之内存管理
205 0
|
存储 程序员 C语言
iOS开发 - 穿针引线之内存管理(一)
iOS开发 - 穿针引线之内存管理
169 0
|
存储 Unix 编译器
|
存储 算法 iOS开发
|
Swift iOS开发 容器
iOS 仿支付宝银行卡界面(支持Swift/OC)
在有支付相关的APP中,都有对应的钱包,虽然现在的支付宝,微信支付很流行,但是都是需要绑定自己的银行卡,那么这个银行卡的卡包页面该怎么实现呢?在网上找了许久也没有找到合适的,那就索性自己造轮子。
341 0
|
编解码 Swift iOS开发
iOS 应用之间的跳转(OC&Swift)
iOS 应用之间的跳转(OC&Swift)
864 0
iOS 应用之间的跳转(OC&Swift)