聊聊Objective-C内存管理

内存管理的文章网上太多了，本文只是简单的聊聊内存管理 让你加深内存管理的理解。 了解内存管理首先你需要思考几个问题 1.为什么需要进行内存管理？ 2.内管管理的范围？ 3.内存管理的原则？ 4.对象什么时候会被释放？ 5.怎么对象已经没有被引用了？ 6.如何判断对象已经释放了？ 7.谈谈ARC

好了思考完了下面我们来一一解答一下，如果有说的不对请指正。 1.为什么需要进行内存管理？ 因为移动设备的内存极其有限,当一个程序所占内存达到一定值时， 系统会发出内存警告. 当程序达到更大的值时, 程序会闪退, 影响用户体验. 为了保证程序的运行流畅, 必须进行内存管理

2.内管管理的范围？ 要回答这个问题先要了解一下内存的几大区域，这里简单的介绍一下 1、栈区（stack） — 由编译器自动分配释放 ，存放函数的参数值，局部变量的值等。 2、堆区（heap） — 一般由程序员分配释放，若程序员不释放，程序结束时可能由OS回收 3、全局区（静态区）（static）— 全局变量和静态变量的存储是放在一块的，初始化的 全局变量和静态变量在一块区域， 未初始化的全局变量和未初始化的静态变量在相邻的另一块区域， 程序结束后由系统释放。 4、常量区 — 常量字符串就是放在这里的。 程序结束后由系统释放。 5、程序代码区 — 存放函数体的二进制代码。

OC对象是放在堆里，所以由程序员分配和释放。所以管理的范围也就是OC对象

3.内存管理的原则？ 内存管理的原则是：谁创建，谁释放；谁引用，谁管理。即当你使用new、alloc、copy或者mutablecopy创建对象的时候，该对象的引用计数为初始化值1，当你使用retain向对象发送消息时，你将拥有该对象的控制权，并且引用计数为＋1，当你不在使用该对象的时候，你需要release或者autorelease释放该对象，使之引用计数－1，当引用计数为0时，该对象将被释放。

4.对象什么时候会被释放？ 当对象没有被任何变量引用（也可以说是没有指针指向该对象）的时候，就会被释放。

5.怎么对象已经没有被引用了？ 那怎么知道对象已经没有被引用了呢？ OC采用引用计数（reference counting）的技术来进行管理： 1）每个对象都有一个关联的整数，称为引用计数器 2）当代码需要使用该对象时，则将对象的引用计数+1 3）当代码结束使用该对象时，则将对象的引用计数-1 4）当引用计数的值变为0时，表示对象没有被任何代码使用，此时对象将被释放。

6.如何判断对象已经释放了？ 因为现在使用ARC，所以不能通过引用计数来判断对象释放了。 那怎么办？答案就是可以使用NSHashTable NSHashTable有一个特性：NSHashTable 可以持有元素的弱引用，而且在对象被销毁后能正确地将其移除。

NSHashTable *hashTable = [NSHashTable weakObjectsHashTable];
NSObject *obj = [[NSObject alloc] init];
[hashTable addObject:obj];

7.谈谈ARC 需要思考 1.ARC是什么？ ARC的全称Auto Reference Counting. 也就是自动引用计数。ARC是编译器通过对代码的静态分析，确定对象的生命周期，并在合适的位置自动加上 retain 和release/autorelease的机制

2.ARC原理？ 简单来说ARC的规则就是只要对象没有强指针引用，就会被释放掉，换而言之 只要还有一个强引用指针变量指向对象，那么这个对象就会存在内存中。弱指针指向的对象，会被自动变成空指针（nil指针），从而不会引发野指针错误。

3.ARC是怎么实现的？ 对于这个问题首先我们需要了解Autorelease实现原理 Autorelease原理： autorelease实际上只是把对像release的调用延迟了,对于每一个autorelease,系统只是把该Object放入了当前的autorelease pool中,当该pool被释放时,该pool中的所有Object会被调用Release。

Autorelease又是怎么实现的？ 答案就是AutoreleasePoolPage

ARC下，我们使用@autoreleasepool{}来使用一个AutoreleasePool，随后编译器将其改写成下面的样子：

int main(int argc, const char * argv[]) {
        {
            void * atautoreleasepoolobj = objc_autoreleasePoolPush();
            
            // do whatever you want
            
            objc_autoreleasePoolPop(atautoreleasepoolobj);
        }
        return 0;
    }

void *objc_autoreleasePoolPush(void) {
        return AutoreleasePoolPage::push();
    }
    
void objc_autoreleasePoolPop(void *ctxt) {
        AutoreleasePoolPage::pop(ctxt);
    }

而这两个函数都是对AutoreleasePoolPage的简单封装，所以自动释放机制的核心就在于这个类。

AutoreleasePoolPage 的结构

class AutoreleasePoolPage {
        magic_t const magic;
        id *next;
        pthread_t const thread;
        AutoreleasePoolPage * const parent;
        AutoreleasePoolPage *child;
        uint32_t const depth;
        uint32_t hiwat;
    };

magic 用于对当前 AutoreleasePoolPage 完整性的校验 上面的id *next指针作为游标指向栈顶最新add进来的autorelease对象的下一个位置 AutoreleasePool是和线程一一对应的（结构中的thread指针指向当前线程） AutoreleasePool并没有单独的结构，而是由若干个AutoreleasePoolPage以双向链表的形式组合（分别对应结构中的parent指针和child指针）并且每一个 AutoreleasePoolPage 的大小都是 4096 字节（16 进制 0x1000）

图像.jpg

一个AutoreleasePoolPage的空间被占满时，会新建一个AutoreleasePoolPage对象，连接链表，后来的autorelease对象在新的page加入

若当前线程中只有一个AutoreleasePoolPage对象，并记录了很多autorelease对象地址时内存如下图：

图像.jpg

图中的情况，这一页再加入一个autorelease对象就要满了（也就是next指针马上指向栈顶），这时就要执行上面说的操作，建立下一页page对象，与这一页链表连接完成后，新page的next指针被初始化在栈底（begin的位置），然后继续向栈顶添加新对象。 所以，向一个对象发送- autorelease消息，就是将这个对象加入到当前AutoreleasePoolPage的栈顶next指针指向的位置

释放时刻

POOL_SENTINEL（哨兵对象） POOL_SENTINEL 只是 nil 的别名。#define POOL_SENTINEL nil

每当进行一次objc_autoreleasePoolPush调用时，都会把一个 POOL_SENTINEL push 到自动释放池的栈顶，并且返回这个 POOL_SENTINEL 哨兵对象。

而当方法 objc_autoreleasePoolPop 调用时，就会向自动释放池中的对象发送 release 消息，直到第一个 POOL_SENTINEL：

图像.jpg

void * atautoreleasepoolobj = objc_autoreleasePoolPush(); //返回值正是这个哨兵对象的地址 objc_autoreleasePoolPop(atautoreleasepoolobj); //哨兵对象作为入参

objc_autoreleasePoolPush的返回值正是这个哨兵对象的地址，被objc_autoreleasePoolPop(哨兵对象)作为入参，于是：

1. 根据传入的哨兵对象地址找到哨兵对象所处的page
2. 在当前page中，将晚于哨兵对象插入的所有autorelease对象都发送一次- release消息，并向回移动next指针到正确位置