懸掛指針及內(nèi)存泄漏#

如果對象a指向?qū)ο骲皮璧，若對象b被釋放了舟扎，則此時對象a指向一個未知地址，這種情況叫做懸掛指針悴务。
如果對象a指向?qū)ο骲睹限，若對象a被釋放了，則此時沒有任何對象能夠指向?qū)ο骲讯檐，對象b無法被釋放羡疗，這種情況叫做內(nèi)存泄漏。

手動內(nèi)存管理#

在ARC出現(xiàn)之前别洪，ios的內(nèi)存管理是基于手動內(nèi)存管理叨恨，也叫做MRC。
為了防止懸掛指針及內(nèi)存泄漏挖垛，手動內(nèi)存管理基于一個引用計數(shù)（retain count）的概念痒钝，所有對象都可以增加或減少一個對象的引用計數(shù)，當對象的引用計數(shù)大于0晕换，則該對象繼續(xù)存在午乓；當該對象的引用計數(shù)減少到0，則該對象自動銷毀闸准。NSObject實現(xiàn)了retain和release方法益愈，用于增加或減少引用計數(shù)。
具體的規(guī)則如下：

• 如果對象a通過調(diào)用初始化函數(shù)初始化了對象b夷家，則初始化函數(shù)增加b的引用計數(shù)蒸其。
• 如果對象a通過copy，mutableCopy或任何帶有copy字樣的方法獲得一個對象b的拷貝库快，則這些copy方法負責增加這個新的b的拷貝的引用計數(shù)摸袁。
• 如果對象a直接獲取一個對象b的引用（不是通過初始化或拷貝的方法），則對象a自己負責增加對象b的引用計數(shù)义屏。
• 如果對象a之前直接或間接的增加了對象b的引用計數(shù)靠汁，當對象a不再需要對象b的引用之后蜂大，對象a要負責減少對象b的引用計數(shù)。如果對象b的引用計數(shù)減少到0蝶怔，則對象b被釋放奶浦。

ARC#

ARC（以及Swift）出現(xiàn)之后，我們不能再調(diào)用retain和release方法了踢星。對引用計數(shù)的工作都由ARC自動完成澳叉。ARC被實現(xiàn)為編輯器的一部分，它將在幕后為我們自動加入retain和release方法沐悦。

但即使是在ARC的環(huán)境下成洗，仍然有一些內(nèi)存管理問題需要我們注意或進行手動處理。

循環(huán)引用#

在這里我直接使用官方文檔的例子：

class Person {
  let name: String
  init(name: String) { self.name = name }
  var apartment: Apartment?
  deinit { print("\(name) is being deinitialized") }
}

class Apartment {
  let unit: String
  init(unit: String) { self.unit = unit }
  var tenant: Person?
  deinit { print("Apartment \(unit) is being deinitialized") }
}

var john: Person?
var unit4A: Apartment?

john = Person(name: "John Appleseed")
unit4A = Apartment(unit: "4A")

john!.apartment = unit4A
unit4A!.tenant = john

Paste_Image.png

這是最典型的強引用循環(huán)藏否，當john和unit4A釋放各自的對象之后瓶殃，Person和Apartment的實例不會銷毀，因為它們在互相引用對方秕岛。具體的解決辦法有weak和unowned碌燕。

Weak##

將上例的tenant屬性聲明為weak即可解決循環(huán)引用的問題。

class Person {
  let name: String
  init(name: String) { self.name = name }
  var apartment: Apartment?
  deinit { print("\(name) is being deinitialized") }
}

class Apartment {
  let unit: String
  init(unit: String) { self.unit = unit }
  weak var tenant: Person?
  deinit { print("Apartment \(unit) is being deinitialized") }
}

此時如圖：

Paste_Image.png

當john釋放時继薛，Person實例因為沒有strong引用修壕，所以也被銷毀了，tenant屬性是weak引用遏考，所以被ARC自動設(shè)置為nil慈鸠。循環(huán)引用的問題就此解決。

Weak引用利用了ARC的功能灌具，當一個引用被聲明為weak的時候青团，ARC并不會retain這個對象。ARC會記錄所有的weak引用以及它們所指向的對象咖楣，當某個對象的引用計數(shù)降到0并被銷毀之后督笆，ARC會自動將nil賦予這個引用，這也是swift中必須將weak引用聲明為optional var的原因诱贿。

Unowned##

與weak引用相類似娃肿，unowned引用也不會保存一個strong引用至它所指向的對象。
將一個引用聲明為Unowned珠十，意味著ARC對這個引用將不再起任何作用料扰。如果引用的對象被銷毀了，我們將真正面臨懸掛指針的問題焙蹭。所以晒杈，官方的說法是使用unowned引用必須確保unowned引用所指向的對象擁有與unowned引用相同的或更長的生命期限，因為這樣是最安全的孔厉。

還是使用官方的例子：

class Customer {
  let name: String
  var card: CreditCard?
  init(name: String) {
  self.name = name
  }
  deinit { print("\(name) is being deinitialized") }
}

class CreditCard {
  let number: UInt64
  unowned let customer: Customer
  init(number: UInt64, customer: Customer) {
  self.number = number
  self.customer = customer
  }
  deinit { print("Card #\(number) is being deinitialized") }
}

var john: Customer?
john = Customer(name: "John Appleseed")
john!.card = CreditCard(number: 1234_5678_9012_3456, customer: john!)

Paste_Image.png

這個例子是使用unowned引用最安全的方法拯钻，因為unowned引用所指向的對象擁有與unowned引用相同的或更長的生命期限帖努，我們可以理解為兩個對象一損俱損的情況下，使用unowned最安全说庭。

但是然磷，如果此時CreditCard實例有另外一個對象指向它，那么當john被釋放了刊驴，Customer實例也被銷毀了，但是CreditCard實例仍然存在寡润，CreditCard類中的customer屬性將指向一個懸掛指針捆憎，我們需要手動的將nil賦予customer屬性。這種情況也是非常常見的梭纹。

一些特殊例子#

ARC不支持的delegate##

使用weak引用最常見的情況就是在delegate中躲惰，如下：

class ColorPickerController : UIViewController { 
  weak var delegate: ColorPickerDelegate? // ...
}

但是，一些內(nèi)置的Cocoa類使用了ARC不支持的引用（因為它們是非常老舊的代碼或有向后兼容的需求）变抽，這種屬性使用了assign關(guān)鍵字础拨，例如，AVSpeechSynthesizer的delegate屬性聲明如下：

@property(nonatomic, assign, nullable) id<AVSpeechSynthesizerDelegate> delegate;

在Swift中绍载，對應的聲明如下：

unowned(unsafe) var delegate: AVSpeechSynthesizerDelegate?

在Swift中诡宗，unowned和Objective-C的assign意義相同，都意味著ARC的內(nèi)存管理機制在這里不起作用击儡。unsafe關(guān)鍵字是Swift自己加上去的塔沃，作為更進一步的警告吧。

即使我們自己的代碼使用了ARC阳谍，但是Cocoa的內(nèi)部代碼沒有使用ARC蛀柴，這種情況依然能造成內(nèi)存錯誤。例如矫夯，我們將某個對象賦予AVSpeechSynthesizer的delegate屬性鸽疾，如果我們的對象被銷毀了，而這個delegate引用仍然存在训貌，我們就需要手動將nil賦予這個delegate引用制肮。這種情況與我在上一節(jié)中最后說的情況一樣。

Notification##

如果使用addObserver(_:selector:name:object:)方法注冊notification旺订，你其實是在該函數(shù)的第一個參數(shù)作為一個引用傳遞給notification center弄企，通常是self。notification center對這個對象的引用是non-ARC的unsafe的引用区拳，當我們的對象被銷毀后拘领，notification center將面臨懸掛指針的問題。這就是為什么我們必須要在對象銷毀前進行unregister樱调。這種情況與前面講的delegate例子相類似约素。

如果使用addObserver(forName:object:queue:using:)方法注冊notification届良，內(nèi)存管理的問題將更加復雜。

• addObserver(forName:object:queue:using:)方法返回的對象將被notification center retain圣猎，直到我們unregister它士葫。
• addObserver(forName:object:queue:using:)方法的最后一個參數(shù)using是一個closure，它可能會引用self送悔，這就意味著在unregister這個notification之前慢显，notification center還會對self進行retain。這同樣意味著我們不可能在deinit中進行unregister操作欠啤，因為在注冊之后荚藻，unregister之前，deinit不可能被調(diào)用洁段。
• 如果我們自己又引用了addObserver(forName:object:queue:using:)方法返回的對象应狱，該方法的using參數(shù)又引用了self，則形成了一個循環(huán)引用祠丝。

我們看下面的例子：

var observer : Any! 
override func viewWillAppear(_ animated: Bool) {
  super.viewWillAppear(animated) 
  self.observer = NotificationCenter.default.addObserver(forName: .woohoo, object:nil, queue:nil) { _ in
  print(self.description)
  }
}

因為unregister的操作不能在deinit中進行疾呻。

override func viewDidDisappear(_ animated: Bool) { 
  super.viewDidDisappear(animated) 
  NotificationCenter.default.removeObserver(self.observer)
}

現(xiàn)在完成了register和unregister的操作，但是view controller本身因為有循環(huán)引用的問題而出現(xiàn)了內(nèi)存泄漏的情況写半，可以發(fā)現(xiàn)deinit函數(shù)不會被調(diào)用岸蜗。

deinit { 
print("deinit") 
}

最簡單的解決方法是在closure中定義捕捉列表，將self聲明為unowned污朽。

self.observer = NotificationCenter.default.addObserver( forName: .woohoo, object:nil, queue:nil) { 
  [unowned self] _ in 
  print(self.description)
}

Timer##

Timer類文檔中有說明如下：“run loops maintain strong references to their timers”散吵。
scheduled-Timer(timeInterval:target:selector:userInfo:repeats:) 函數(shù)的文檔說明如下：“The timer main‐tains a strong reference to target until it (the timer) is invalidated.”
上面的文檔已經(jīng)說明當repeat timer沒有被invalidate之前，target參數(shù)（通常是self）是被run loops retain的蟆肆，這意味著在invalidate之前矾睦，target參數(shù)（通常是self）是無法釋放的，這同樣意味著我們不可能在deinit中進行invalidate操作炎功，因為在invalidate之前枚冗，deinit不可能被調(diào)用。與上例相似蛇损，我們可以在viewWillAppear和viewDidDisappear進行相關(guān)的操作:

var timer : Timer! 
override func viewWillAppear(_ animated: Bool) {
  super.viewWillAppear(animated) 
  self.timer = Timer.scheduledTimer(timeInterval: 1, target: self, selector: #selector(fired), userInfo: nil, repeats: true)
  self.timer.tolerance = 0.1
} 
func fired(_ t:Timer) {
  print("timer fired") 
}
override func viewDidDisappear(_ animated: Bool) { 
  super.viewDidDisappear(animated) 
  self.timer.invalidate()
}

在ios 10中赁温，我們可以使用scheduledTimer(withTimeInterval:repeats:block:)方法，該方法可以deinit函數(shù)中進行invalida淤齐。但是要注意股囊，如果在block參數(shù)（closure）中引用了self，同樣要解決循環(huán)引用的問題更啄。

var timer : Timer! 
override func viewWillAppear(_ animated: Bool) {
  super.viewWillAppear(animated) 
  self.timer = Timer.scheduledTimer(withTimeInterval: 1, repeats: true) {
    [unowned self] // * 
    t in 
    self.fired(t)
    }
  self.timer.tolerance = 0.1 
}
func fired(_ t:Timer) { 
  print("timer fired")
}
deinit {
  self.timer.invalidate() 
}

Objective-C 屬性#

在Objective-C中稚疹，一個@property的聲明包含一些關(guān)于內(nèi)存管理的描述，例如在UIViewController中祭务，view的屬性描述如下：

@property(null_resettable, nonatomic, strong) UIView *view;

strong表示setter方法將會retain傳遞進來的UIView對象内狗，Swift將上述聲明翻譯如下：

var view: UIView!

Swift默認的聲明就是strong怪嫌。

下面列出幾種Cocoa屬性的內(nèi)存管理描述：
strong, retain (no Swift equivalent)：
這兩個描述是一個意思，retain來自于在ARC出現(xiàn)之前的時代柳沙。

weak (Swift weak)：
該屬性將會利用ARC功能岩灭，傳遞進來的對象不會被retain，當該對象被銷毀后赂鲤，ARC將會自動賦予nil給該屬性噪径，所以該屬性必須聲明為optional var。

assign (Swift unowned(unsafe))：
ARC的內(nèi)存管理機制在對屬性不起作用蛤袒，如果該屬性所引用的對象被銷毀熄云，該屬性將變成一個懸掛指針。需要我們自己手動賦值為nil妙真。

copy (no Swift equivalent, or @NSCopying)：
與strong和retain相似，不同點在于setter方法會通過發(fā)送copy方法拷貝傳遞進來的對象荚守。該對象必須遵循NSCopy珍德。

copy屬性的應用場合是如果一個immutable類有一個mutable子類，（如NSString和NSMutableString, 或者NSArray和NSMutableArray）矗漾，如果setter期望傳進來的是一個immutable類對象锈候，結(jié)果傳進來的是一個mutable子類對象（根據(jù)多態(tài)性）。為防止這種情況發(fā)生敞贡，copy屬性會使setter方法對傳進來的對象調(diào)用copy方法并創(chuàng)建一個新的屬于immutable類實例泵琳。

在Swift中，這種情況不會發(fā)生在string或array上誊役，因為string和array在Swift中實現(xiàn)為struct获列，本身就是值類型，并且通過拷貝的方式進行傳遞蛔垢。所以NSString和NSArray在Swift中對于的String和Array沒有任何特殊的標記击孩。但那些沒有橋接到Swift中的Cocoa類型則需要用到@NSCopying標記。例如UILabel中的attributedText屬性鹏漆，在Swift中聲明如下：

@NSCopying var attributedText: NSAttributedString?

因為NSAttributedString有一個mutable子類NSMutableAttributedString巩梢。

我們同樣可以在我們自己的代碼中使用@NSCopying標記，Swift會負責管理具體的拷貝操作艺玲。如下：

class StringDrawer { 
  @NSCopying var attributedString : NSAttributedString! 
  // ...
}

有時我們會遇到這種情況括蝠，我們的類，在類內(nèi)部可以使用mutable饭聚，但是類外部傳進來的必須是immutable的忌警，具體方法就是創(chuàng)建一個private的計算型屬性即可。

class StringDrawer { 
  @NSCopying var attributedString : NSAttributedString! 
  private var mutableAttributedString : NSMutableAttributedString! {
  get { 
    if self.attributedString == nil {return nil} 
    return NSMutableAttributedString(attributedString:self.attributedString)
    }
  set {
    self.attributedString = newValue 
    }
  }
// ...
}