Objective-C内存管理之-引用计数

本文会继续深入学习OC内存管理,内容主要参考iOS高级编程,Objective-C基础教程,疯狂iOS讲义,是我学习内存管理的笔记

内存管理

1 内存管理的基本概念

1.1 Objective-C中的内存管理

• 手动内存管理和自动释放池---MRC>(Mannul Reference Counting)
• 自动内存管理---ARC>(Automatic Reference Count)
• 自动垃圾回收---GC>(Garbage Collection)

由于iOS系统不支持垃圾回收,所以我们在iOS开发中只能使用MRC和ARC来进行内存管理,本文不再介绍Objective-C中的垃圾回收机制,但是此处注意Objective-C中是存在垃圾回收机制的

1.2 内存管理中存在的问题

• 内存泄露:不再需要的对象没有释放

  引起的问题:程序的内存占有量不断增加,最终会被耗尽导致程序崩溃

• 野指针:没有进行初始化得指针

  引起的问题:浪费内存资源,如果调用程序会出现未知的结果,甚至导致程序崩溃

• 悬空指针:一个指针指向一个被销毁的对象

  引起的问题:调用悬空指针指向的属性或者方法时,程序会出现未知的结果,甚至导致程序崩溃

• 僵尸对象:过度释放的对象

  引起的问题:

2.手动内存管理和自动释放池---MRC>(Mannul Reference Counting)

2.1 什么是引用计数(Reference Counting)

引用计数:Objective-C中引入了引用计数这一机制来跟踪并处理对象的生命周期,

管理方式:每个对象都有一个与之关联的整数,这个整数被称为引用计数,在Objective-C中,通过不同的方法可以对引用计数进行操作,具体的处理如下表:

对象操作	Objective-C方法	对应的操作结果
生成并持有对象	alloc, new, copy,mutableCopy等方法	生成对象并设置引用计数 =1
持有对象	reatain方法	使引用计数 +1
释放对象	release方法	使引用计数 -1
废弃对象	dealloc方法---系统自动调用	引用计数 =0 时调用

关于delloc方法:dealloc方法继承自NSObject,因此所有的对象都具有此方法,当一个对象的引用计数为0时,也就意味着没有任何程序需要此对象,系统会回收该对象所占用的内存,在系统销毁对象之前,会自动调用该对象的dealloc方法来执行一些回收操作,如果该对象还持有其他对象的引用,我们必须重写dealloc方法来释放该对象引用的其他对象(通常就是使用该对象的release方法)

引用计数机制回收对象的说明:如果一个对象的引用计数为0,则表明程序已经不再需要它,这时系统会自动回收该对象所占内存,相反,如果一个对象的引用计数不为0,系统就不应该回收,也不会回收它所占的内存

关于retainCount方法:Objective-C提供了retainCount方法来返回一个对象当前的引用计数

如何重写dealloc方法:

- (void)dealloc {

    // 处理该对象的其他引用(通过release方法)
    
    /** 回调父类的dealloc方法 */
    [super dealloc];
}

2.2 苹果如何管理引用计数

• 2.2.1 因为NSObject类的源代码没有公开,我们利用Xcode的调试器(lldb)和iOS大概追溯出其实现过程

  • alloc

    +alloc
    +allocWithZone: 
    class_createInstance 		//此方法可以通过objc4中的runtime/objc-runtime-new.mm确认
    calloc						// 分配内存块
    

  • retainCount

    -retainCount 
    __CFDoExternRefOperation	// 此函数根据retain,retainCount,release操作进行分发,调用__CFBasicHashXXX方法
    CFBasicHashGetCountOfKey
    

  • retain

    -retain
    __CFDoExternRefOperation 
    CFBasicHashAddValue
    

  • release

    -release 
    __CFDoExternRefOperation 
    CFBasicHashRemoveValue		// 当此函数返回0时, -release调用dealloc方法
    

• 2.2.2 由__CFDoExternRefOperation函数以及此函数的调用关系,我们大概推算苹果大概是使用散列表(引用计数表)来管理引用计数
  • 通过引用计数表来管理引用计数的好处:
    • 对象用内存块的分配无须考虑内存块头部
    • 引用计数表各记录中存有内存块的地址,可从各个记录追溯到各对象的内存块(在进行内存泄露的检查时,此条特性具有举足轻重的作用,即使出现故障导致对象占用的内存块损坏,但是只要引用计数表没有被破坏,我们就可以确定各内存块的位置,这就是设置全局断点可以查出哪里出现内存泄露的原因)
      

2.3 内存管理的思考方式

1. 自己生成的对象,自己持有

   1.1 使用alloc new copy mutableCopy创建的对象只能自己持有

   id obj1 = [[NSObject alloc] init];
   id obj2 = [NSObject new];
   id obj3 = [NSObject copy];
   id obj4 = [NSObject mutableCopy];
   

   1.2 使用以上名称的开头的方法也意味着自己生成并持有对象

   allocNewObject

   newNewObject

   copyNewObject

   mutableCopyNewObject

2. 非自己生成的对象,自己也能持有

   2.1 非alloc new copy mutableCopy生成的对象,变量obj本身不持有该对象

   id obj1 = [NSMutableArray array];
   id obj2 = [NSDictionary dictionary];
   
   

   2.2 通过retain方法,非通过alloc new copy mutableCopy生成的对象,可以成为自己持有的对象

   id obj = [NSMutableArray array];
   
   [obj retain];
   

3. 不再需要自己持有的对象时释放

   • 3.1 释放通过alloc new copy mutableCopy生成的对象,一旦不在需要,务必要使用release方法释放

     id obj = [[NSObject alloc] init];
      
     [obj release];
     

   • 3.2 用retain方法持有的非自己生成的对象,一旦不再需要,也一定要使用release释放

     id obj = [NSMutableArray array];
     [obj retain]; 	// 通过retain方法持有对象
     [obj release];	// 在不需要时也要通过release方法释放对象
     

   • 3.3 用某个方法生成对象,并将其作为方法的返回值,这时我们该如何处理

     • 3.3.1 通过alloc new copy mutableCopy 或其他符合命名规则的方法生成的对象,只需要原封不动的返回就能让调用方也持有该对象

       - (id)allocObject {
       	id obj = [[NSObject alloc] init];
           return obj;
       }
       
       - (id)allocObjectWithObject:(id)obj {
       	id object = [obj allocObject];
       	return object;
       }	    
       

     • 3.3.2 如果持有非自己生成的对象,例如[NSMutableArray array]生成的对象,我们要使用autorelease方法释放

       注:命名规则:用来取得谁都不持有的对象的方法名不能以alloc new copy mutableCopy开头

       - (id)object {  
       	 id obj = [NSMutableArray array];
       	 [obj autorelease];
       	 return obj;
       }
       

     • 3.3.3 autorelease方法:提供了这样的功能,使对象在超出指定的生存范围时自动并正确释放(调用release方法)
       

4. 非自己持有的对象无法释放---注意以下两点,如果发生这样的情况会导致程序崩溃

   • 4.1 通过alloc new copy mutableCopy方法或者通过retain方法持有的对象,一旦不再需要时,必须进行释放,除此之外其他方法获得的对象绝对不能释放,一旦释放会造成程序崩溃

   • 4.2 自己持有的对象释放后再次释放,造成僵死对象,引起程序崩溃或在访问废弃的对象时崩溃

     id obj = [[NSObject alloc] init];
     [obj release]; 
     [obj release]; 	// 再次释放