OC底層原理三十六：內(nèi)存管理（strong & weak & 強(qiáng)弱引用）

OC底層原理學(xué)習(xí)大綱

?? 上一節(jié) 牧抽，詳細(xì)介紹了TaggedPointer跋理、retain勺择、release丹弱、dealloc。本節(jié)俗批，我們將介紹:

ARC & MRC
strong & weak
強(qiáng)弱引用

準(zhǔn)備工作:

可編譯的objc4-781源碼: http://www.reibang.com/p/45dc31d91000

1. ARC & MRC

Objective-C提供了兩種內(nèi)存管理機(jī)制：

MRC（Mannul Reference Counting 手動(dòng)管理引用計(jì)數(shù)）
ARC（Automatic Reference Counting 自動(dòng)管理引用計(jì)數(shù)）

MRC(手動(dòng)管理引用計(jì)數(shù))

通過alloc寓落、new溶诞、copy凌箕、mutableCopy生成的對(duì)象，持有時(shí)词渤，需要使用retain牵舱、release、autoRelease管理引用計(jì)數(shù)

retain：對(duì)象的引用計(jì)數(shù)+1

release：對(duì)象的引用計(jì)數(shù)-1

autoRelease：自動(dòng)對(duì)作用域內(nèi)的對(duì)象進(jìn)行一次retain和release操作缺虐。

MRC模式下芜壁，必須遵守：誰(shuí)創(chuàng)建，誰(shuí)釋放高氮，誰(shuí)引用慧妄，誰(shuí)管理

ARC(自動(dòng)管理引用計(jì)數(shù))

ARC在WWDC2011上公布，iOS5系統(tǒng)引入的自動(dòng)管理機(jī)制剪芍，是LLVM和Runtime配合的結(jié)果塞淹，在編譯期和運(yùn)行時(shí)都會(huì)進(jìn)行內(nèi)存管理。

ARC中禁止手動(dòng)調(diào)用retain罪裹、release饱普、retainCount、dealloc状共，轉(zhuǎn)而使用weak套耕、strong屬性關(guān)鍵字。

現(xiàn)在都是直接使用ARC峡继，由系統(tǒng)自動(dòng)管理引用計(jì)數(shù)了冯袍。

2. strong & weak

關(guān)于strong和weak，可以在objc4源碼中進(jìn)行探索碾牌。現(xiàn)在將流程圖和總結(jié)記錄一下：

2.1 weak

weak是不處理(對(duì)象)的引用計(jì)數(shù)颠猴，而是使用一個(gè)哈希結(jié)構(gòu)的弱引用表進(jìn)行信息的保存。
當(dāng)對(duì)象本身的引用計(jì)數(shù)為0時(shí)小染，調(diào)用dealloc函數(shù)翘瓮，觸發(fā)weak表的釋放。

weak流程.png

弱引用表的存儲(chǔ)細(xì)節(jié)

weak使用weakTable弱引用表進(jìn)行存儲(chǔ)信息裤翩，是sideTable散列表(哈希表)結(jié)構(gòu)资盅。

創(chuàng)建weak_entry_t，將referent引用計(jì)數(shù)加入到weak_entry_t的數(shù)組inline_referrers中踊赠。

支持weak_table擴(kuò)容呵扛，把new_entry加入到weak_table中

2.2 strong

strong修飾，實(shí)際是新值的retain和舊值的release:

image.png

總結(jié)：

weak：不處理引用計(jì)數(shù)筐带，使用弱引用表進(jìn)行信息存儲(chǔ)今穿，dealloc時(shí)移除記錄。

strong: 內(nèi)部使用retain和release進(jìn)行引用計(jì)數(shù)的管理伦籍。

關(guān)于retain蓝晒、release腮出、dealloc的內(nèi)容，請(qǐng)移步 ?? OC底層原理三十五：內(nèi)存管理（TaggedPointer芝薇、引用計(jì)數(shù)）

3. 強(qiáng)弱引用

以NSTimer（計(jì)時(shí)器）為切入點(diǎn)胚嘲，代碼案例：

- (void)createTimer {
    self.timer = [NSTimer timerWithTimeInterval:1 target:weakSelf selector:@selector(fireHome) userInfo:nil repeats:YES];
     [[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:self.timer forMode:NSRunLoopCommonModes];
}
- (void)fireHome{
    num++;
    NSLog(@"hello word - %d",num);
}
- (void)dealloc{
    [self.timer invalidate];
    self.timer = nil;
    NSLog(@"%s",__func__);
}

NSTimer創(chuàng)建后，需要手動(dòng)加入到Runloop中才可以運(yùn)行洛二，但timer會(huì)使得當(dāng)前控制器不走dealloc方法馋劈，導(dǎo)致timer和控制器都無法釋放。

下面晾嘶，我們就來解決2個(gè)問題:

為什么?(timer加入后妓雾，控制器無法釋放)
如何解決?

3.1 強(qiáng)持有

拓展：

無法釋放，一般是循環(huán)引用導(dǎo)致(可參考 ?? 循環(huán)引用)
(注意： self作為參數(shù)傳入垒迂，不會(huì)被【自動(dòng)持有】君珠，除非內(nèi)部手動(dòng)強(qiáng)引用了self。)

而NSTimer的timerWithTimeInterval:target:selector:userInfo:repeats:方法娇斑，就手動(dòng)強(qiáng)引用了self

image.png

一般來說策添，循環(huán)引用可以通過加入弱引用對(duì)象，打斷循環(huán)：self -> timer -> 加入weakself -> self

對(duì)毫缆，原理沒錯(cuò)唯竹。但前提是： timer?僅被self持有，且timer僅拷貝weakself指針苦丁！

很不巧：

當(dāng)前timer除了被self持有浸颓，還被加入了[NSRunLoop currentRunLoop]中

當(dāng)前timer直接指向self的內(nèi)存空間，是對(duì)內(nèi)存進(jìn)行強(qiáng)持有旺拉，而不是簡(jiǎn)單的指針拷貝产上。
所以currentRunLoop沒結(jié)束，timer就不會(huì)釋放蛾狗，self的內(nèi)存空間也不會(huì)釋放晋涣。

block捕獲外界變量：捕捉的是指針地址。timer捕捉的是對(duì)象本身（內(nèi)存空間）

3.2 解決方法

方法1：`didMoveToParentViewController`手動(dòng)打斷循環(huán)

- (void)didMoveToParentViewController:(UIViewController *)parent{
    // 無論push 進(jìn)來 還是 pop 出去 正常跑
    // 就算繼續(xù)push 到下一層 pop 回去還是繼續(xù)
    if (parent == nil) {
       [self.timer invalidate];
        self.timer = nil;
        NSLog(@"timer 走了");
    }
}

方法2：`不加入Runloop`沉桌，使用官方`閉包API`

- (void)createTimer{
    self.timer = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:1 repeats:YES block:^(NSTimer * _Nonnull timer) {
        NSLog(@"timer fire - %@",timer);
    }];
}

方法3：中介者模式（不使用self）

既然timer會(huì)強(qiáng)持有對(duì)象（內(nèi)存空間）谢鹊，我們就給他一個(gè)中介者的內(nèi)存空間,讓他碰不到self,我們?cè)賹?duì)中介者操作和釋放。
HTTimer.h文件：

@interface HTTimer : NSObject

+ (instancetype)scheduledTimerWithTimeInterval:(NSTimeInterval)interval target:(id)aTarget selector:(SEL)aSelector userInfo:(nullable id)userInfo repeats:(BOOL)repeats;

- (void)invalidate;

- (void)fire;

@end

HTTimer.m文件：

@interface HTTimer ()

@property (nonatomic, strong) NSTimer * timer;
@property (nonatomic, weak) id aTarget;
@property (nonatomic, assign) SEL aSelector;
@end

@implementation HTTimer

+ (instancetype)scheduledTimerWithTimeInterval:(NSTimeInterval)timeInterval target:(id)aTarget selector:(SEL)aSelector userInfo:(nullable id)userInfo repeats:(BOOL)repeats {
    
    HTTimer * timer = [HTTimer new];
    
    timer.aTarget = aTarget;
    
    timer.aSelector = aSelector;
    
    timer.timer = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:timeInterval target:timer selector:@selector(run) userInfo:userInfo repeats:repeats];
    
    [[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer.timer forMode:NSRunLoopCommonModes];
    
    return timer;
}

- (void)run {
    //如果崩在這里留凭，說明你沒有在使用Timer的VC里面的deinit方法里調(diào)用invalidate方法
    if(![self.aTarget respondsToSelector:_aSelector]) return;
    
    // 消除警告
    #pragma clang diagnostic push
    #pragma clang diagnostic ignored "-Warc-performSelector-leaks"
   [self.aTarget performSelector:self.aSelector];
    #pragma clang diagnostic pop
    
}

- (void)fire {
    [_timer fire];
}

- (void)invalidate {
    [_timer  invalidate];
    _timer = nil;
}

- (void)dealloc
{
    // release環(huán)境下注釋掉
    NSLog(@"計(jì)時(shí)器已銷毀");
}

@end

使用方法：

@interface TimerViewController ()
@property (nonatomic, strong) HTTimer * timer;
@end

@implementation TimerViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    // 創(chuàng)建
     self.timer = [HTTimer scheduledTimerWithTimeInterval:1 target:self selector:@selector(fireHome) userInfo:nil repeats:YES];
}

- (void)fireHome{
    NSLog(@"hello word" ); // 調(diào)用
}

- (void)dealloc{
    // 釋放
    [self.timer invalidate];
    NSLog(@"%s",__func__);
}
@end

image.png

方法4 NSProxy虛基類

與NSObject同級(jí)佃扼，但內(nèi)部什么都沒有，但是可以持有對(duì)象蔼夜，并將消息全部轉(zhuǎn)發(fā)給對(duì)象兼耀。
(ps：我啥也沒有，但我也是對(duì)象，我可以把你需求全部傳遞給能辦事的對(duì)象)

這就是代理模式瘤运，timer持有代理窍霞，代理weak弱引用持有self，再把所有消息轉(zhuǎn)發(fā)給self尽超。

HTProxy.h文件

@interface HTProxy : NSProxy

/// 麻煩把消息轉(zhuǎn)發(fā)給`object`
+ (instancetype)proxyWithTransformObject:(id)object;

@end

HTProxy.m文件

#import "HTProxy.h"

@interface HTProxy ()
@property (nonatomic, weak) id object; // 弱引用object
@end

@implementation HTProxy

/// 麻煩把消息轉(zhuǎn)發(fā)給`object`
+ (instancetype)proxyWithTransformObject:(id)object {
    HTProxy * proxy = [HTProxy alloc];
    proxy.object = object;
    return proxy;
}

// 消息轉(zhuǎn)發(fā)。 （所有消息梧躺，都轉(zhuǎn)發(fā)給object去處理）
- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector {
    return self.object;
}


// 消息轉(zhuǎn)發(fā) self.object(可以利用虛基類似谁，進(jìn)行數(shù)據(jù)收集)
//- (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)sel{
//
//    if (self.object) {
//    }else{
//        NSLog(@"麻煩收集 stack111");
//    }
//    return [self.object methodSignatureForSelector:sel];
//
//}
//
//- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)invocation{
//
//    if (self.object) {
//        [invocation invokeWithTarget:self.object];
//    }else{
//        NSLog(@"麻煩收集 stack");
//    }
//
//}

-(void)dealloc {
    NSLog(@"%s",__func__);
}
@end

使用方法：

@interface TimerViewController ()
@property (nonatomic, strong) HTProxy * proxy;
@property (nonatomic, strong) NSTimer * timer;
@end

@implementation TimerViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    
    // 創(chuàng)建虛基類代理
    self.proxy = [HTProxy proxyWithTransformObject: self];
    self.timer = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:1 target:self.proxy selector:@selector(fireHome) userInfo:nil repeats:YES];
}

- (void)fireHome{
    NSLog(@"hello word" ); // 調(diào)用
}

- (void)dealloc{
    // 釋放
    [self.timer invalidate];
    NSLog(@"%s",__func__);
}
@end