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Objective-C 内存管理(上)学习笔记

一.开篇之初

  1. 内存管理解决的问题就是: 1)防止野指针的生成 (野指针:指向变量的指针还存在,但是所指向的内存已经被释放,此时的指针就变成了野指针 -- 没有指向 “ 内容 ” 的指针) 2)防止出现内存泄漏 (内存泄漏:指向内存空间的指针已经被释放,但是该指针指向的内存空间还在内存中存在(被占用) -- 没有 “ 地址 ” 的内存) 3)合理使用内存,防止有限内存的大量消耗
  2. Objective-C的内存管理有三种,其中iOS中能用的,就是MRC(手动引用计数)和ARC(自动引用计数,官方推荐使用);而另外一个垃圾回收机制,只能用在OS X系统中。
  3. 内存管理管理的范围是,Objective-C 对象(基本数据类型由系统自动管理)。
  4. MRC是基于引用计数的内存管理,是否释放内存取决于引用计数是否为0;但注意,真正要研究并不是引用计数,而是对象是否被持有的问题。
  5. ARC是基于自动引用计数的内存管理,是否释放内存取决于对象是否还有强引用指向;真正研究的是,对象的所有权问题。(所有权的概念是ARC中引入的)

二.内存管理的思考方式

引自:《Objective-C高级编程 iOS与OS X多线程和内存管理》

  • 自己生成的对象,自己所持有
  • 非自己生成的对象,自己也能持有
  • 自己持有的对象不再需要时释放
  • 非自己持有的对象无法释放

换个方式来解读:

  • 自己申请的内存,自己所掌管(拥有)
  • 不是自己申请的内存,自己也可以掌管(拥有)
  • 自己掌管(拥有)的内存不再需要时就释放(free)
  • 不是自己掌管(拥有)的内存,无法释放(free)

三.MRC(Manual Reference Counting)内存管理

--> 小小结 <--

  • MRC模式下对象什么时候被销毁?引用计数值为0的时候。
  • MRC使用的管理内存的基本方法和属性:
    • 四个方法 --> retain/release/dealloc/autorelease/
    • 一个属性 --> retainCount(记录引用计数值) <strong><----均定义在 NSObject.h 中----></strong>
//define OBJC_ARC_UNAVAILABLE __attribute__((unavailable("not available in automatic reference counting mode")))
- (instancetype)retain OBJC_ARC_UNAVAILABLE;
- (oneway void)release OBJC_ARC_UNAVAILABLE;
- (instancetype)autorelease OBJC_ARC_UNAVAILABLE;
- (NSUInteger)retainCount OBJC_ARC_UNAVAILABLE;
- (struct _NSZone *)zone OBJC_ARC_UNAVAILABLE;
  • 谁retain,谁release
  • retain既是把retainCount值加 1; release既是把retainCount值减 1
  • dealloc只有在 retainCount = 0 的时候,由系统自动调用
  • autorelease是把对象加进自动释放池中,由系统自动为池中的对象发送release消息

  • 问题 1:什么是引用计数(Reference Counting)?
  • 引用计数 ?

这里的“计数”表明必然会有一个东西(变量)来记录引用的变化,而在OC里这个变量就是retainCount;那么还有一个问题就是通过什么方式来操作这个变量,OC里就是retain(引用次数加 1),release(引用计数减 1 )方法。

  • 引用计数:就是分配的<strong> 内存区块 </strong>被<strong> 多少个 </strong>OC对象所持有(掌管;保持且拥有),间接表示就是retainCount值的大小。

注:对象,指人可以识别的东西,具备属性、收发信息、处理信息;而从系统的角度看,操作对象就是操作一块内存。(可能不是很准确......)

  • 问题 2 :引用计数如何管理OC对象?
  • 首先明确,引用计数的变化是被持有者的变化。
  • 那么问题就是怎样持有对象(持有内存)?
  • 持有:就是可以访问内存,且可以进行读写操作,而一般是通过内存的首地址进行内存的访问,就是指针访问。
  • 而OC中一般用来分配内存的的函数是alloc/new/copy/mutablecopy(当然还有clloc...等等),它们返回的都是指针,就是使用他们来生成对象并持有对象的
  • 问题 3:持有?释放?销毁?对象... , 请看下表:

OC操作方法

对象的操作

retainCount

alloc/new/copy/mutablecopy等

生成并持有对象

1?

retain

持有对象

+1

release

释放对象

-1

dealloc

销毁对象

此时该值没有意义

autorelease

在自动释放池结束时,为里面的对象发送一条release消息

(all object) -1

上面涉及的方法定义如下(NSOject.h):

//define OBJC_SWIFT_UNAVAILABLE(_msg) __attribute__((availability(swift, unavailable, message=_msg)))
+ (instancetype)new OBJC_SWIFT_UNAVAILABLE("use object initializers instead");
+ (instancetype)alloc OBJC_SWIFT_UNAVAILABLE("use object initializers instead");
- (void)dealloc OBJC_SWIFT_UNAVAILABLE("use 'deinit' to define a de-initializer");

- (id)copy;
- (id)mutableCopy;
  • 问题 4:什么是自动释放池?
  • 自动释放池:在自动释放池结束时,系统自动为里面的对象发送一条release消息(when the pool itself is drained)
  • 要使用自动释放池就要使用NSAutoreleasePool对象

NSAutoreleasePool

  • NSAutoreleasePool它的方法
  • 使用方法:
  • 创建一个NSAutoreleasePool对象 NSAutoreleasePool *pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init];
  • 添加要释放的对象进NSAutoreleasePool对象中 id obj = [NSString alloc] initWithstring:@"objective-c pool"]; [obj autorelease];[pool addObject:obj]; --- 1
  • 释放NSAutoreleasePool对象 [pool drain];等同于[pool release]; --- 2

注意: 1 --> 建议使用autorelease方法,因为后面的方法会导致同一个对象被多次加入自动释放池中。

addObject:方法 2 --> 虽然两个方法效果等同,但还是建议使用自动释放池专门的drain方法。

drain方法

  • 补充autorelease方法

autorelease方法

  • 问题 5:MRC下如何防止野指针访问?
  • 野指针访问:指向的内存空间已经被释放了,但是指针还指向着已经被释放的内存,此时的指针就是野指针。
  • 访问了不存在的内存,当然会引起程序崩溃
  • 修改Xcode工程为MRC模式
  • 开启对应targets的僵尸对象检测,详细步骤如下:

选择Edit Scheme

勾选僵尸对象检测

  • 情况 1:过快释放了对象(不要理retaiinCount把注意力放在对象被持有的个数上)
  • retainCount的补充:

只能用在调试阶段,值是不可靠的

  • 程序代码和运行结果

tesh.m

main.m

指向异常的代码

  • 问题 6:MRC下如何防止内存泄漏?
  • 自己生成的对象,自己所持有
  • 非自己生成的对象,自己也能持有
  • 自己持有的对象不再需要时释放
  • 非自己持有的对象无法释放

补充:

持有对象

运行结果

疑问:mArrayCopy的retainCount是2 ?被持有者有两个?

再来一次release

从这里就可以证明了,cope出来的新对象只是被mArrayCopy自己所持有而已,所以当release一次的时候对象已经被释放了,如果再release就是野指针访问了(注:直接看持有者有多少)。

代码:

    /**
     *  alloc就是分配内存的意思,返回了一个指向内存首地址的指针
     */
    NSMutableArray *mArrayAlloc = [[NSMutableArray alloc] init];  // mArrayAlloc 持有对象
    /**
     *  new 就相当于alloc+init,但是new有可能会返回同一个对象,所以并不建议使用
     */
    NSMutableArray *mArrayNew = [NSMutableArray new];   // mArrayNew 持有对象
    
    /**
     *  copy是一个实例方法,具体如下:
     *  - (id)copy
     *  Returns the object returned by copyWithZone:.
     *  - (id)copyWithZone:(NSZone *)zone
     *  Returns a new instance that’s a copy of the receiver.
     *  ---new instance 就表明了创建了一个新的内存,并返回首地址(id 相当于 void *)
     */
    NSMutableArray *mArrayCopy = [mArrayAlloc copy];   //mArrayCopy 持有了对象
    
    /**
     *  Returns the object returned by mutableCopyWithZone:.
     *  - (id)mutableCopy
     *  - (id)mutableCopyWithZone:(NSZone *)zone
     *  Returns a new instance that’s a mutable copy of the receiver.
     *  ---new instance 就表明了创建了一个新的内存,并返回首地址(id 相当于 void *)
     */
    NSMutableArray *mArrayMutablecopy = [mArrayNew mutableCopy];//mArrayMutablecopy 持有了对象
  • 持有对象

源代码

运行结果

明显的野指针访问了

  • 使用copy来独立管理内存

使用copy源代码

内容没有改变

  • 如果内存还在使用的话,当然不要把对象赋值为nil
  • 对象之间相互持有的情况
  • 程序代码

Apple.h

Apple.m

Girl.h

Girl.m

main.m

如果要达到目的,apple让girl也持有,就要在girl得到apple的时候持有一下,而可以做持有操作的是retain,来看看:

内存泄漏

我们知道对象在最后销毁的时候是调用了dealloc方法的,那么girl既然持有了apple那么在销毁自己的时候是不是应该把自己持有的东西给交出来(释放掉),已死的对象不可能持有东西了吧,所以在girl的dealloc方法中加上apple释放的代码:

虽然上面的方法是可以的,但是有问题,问题如下:

retain

apple再持有一下[[Apple alloc] init],再给girl,直接翻译都是问题,而且从封装性来看,girl要持有apple应该是自己去持有,也就是要自己进行retain,而不是要apple先retain再给girl,

代码优化:

retain去掉

set方法中进行retain

还有,如果我们从现实生活中考虑问题(面向对象是现实世界的抽象),girl会不会只要一次apple呢?多要几个~~

为了防止内存泄漏,我得这么干,估计你看到这就想呵呵了:

正常释放

再次优化代码,目的是只要girl再次要一个新的apple就给它持有,如果是拿原来的apple当然不再次持有咯:

做if判断

正常释放

代码修改成下面这样就是真正的,girl直接的持有一个新的apple(新的内存空间)了,不过结果是一样的,正常释放:


ARC( Automatic Reference Counting)内存管理

  • 请期待下一篇......

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