第5章 內(nèi)存管理

第29條：理解引用計數(shù)

• Objective-C 語言使用引用計數(shù)來管理內(nèi)存，每個對象都有一個可以遞增或遞減的計數(shù)器蝇恶。

• 使用 ARC 時拳魁，所有與引用計數(shù)有關(guān)的方法都無法編譯。

  - (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;
  

引用計數(shù)工作原理

• 對象有個計數(shù)器撮弧，表示當前有多少個事物想令此對象繼續(xù)存活潘懊。這在 Objective-C 中叫做 保留計數(shù)（retain count）或者 引用計數(shù)（reference count）。
• 對象創(chuàng)建出來時贿衍，其引用計數(shù)至少為1授舟。
• 不應(yīng)該說引用計數(shù)一定是某個值，而應(yīng)該說執(zhí)行的操作遞增/遞減了該計數(shù)贸辈。
• 在 iOS 應(yīng)用程序中释树，根對象為 UIApplication 單例對象。

NSObject 協(xié)議聲明了三個方法用于操作計數(shù)器：

1. retain :遞增引用計數(shù)。
2. release : 遞減引用計數(shù)奢啥。
3. autorelease: 待稍后清理“自動釋放池”（autorelease pool）時秸仙，再遞減引用計數(shù)。

NSMutableArray *array = [[NSMutableArray alloc] init];

NSNumber *number = [[NSNumber alloc] initWithInt:1337]; // retainCount >= 1
[array addObject:number]; // retainCount >= 2
[number release]; // retainCount >= 1
number = nil;  // 避免懸掛指針（指向無效對象的指針）

// do somethind with "array"
[array release];

屬性存取方法中的內(nèi)存管理

// strong 屬性：
- (void)setFoo:(id)foo {
    // 順序很重要桩盲，如果先 release寂纪，則此對象將被永久回收
    [foo retain];   // 先保留新值。
    [_foo release]; // 再釋放舊值赌结。
    _foo = foo;     // 更新實例變量捞蛋，令其指向新值。
}

自動釋放池

• autorelease 方法會在稍后遞減計數(shù)柬姚，通常是在下一次 事件循環(huán)（event loop）時遞減拟杉。
• autorelease 能延長對象的生命周期，保證對象在 跨越方法調(diào)用邊界 后依然可以存活一段時間伤靠。

示例：

- (NSString *)stringValue {
    NSString *str = [[NSString alloc]
                        initWithFormat:@"I am this:%@",self]; // retainCount >= 1
    return str; // retainCount >= 2
}

此處需要使用 autorelease 釋放對象：

- (NSString *)stringValue {
    NSString *str = [[NSString alloc]
                        initWithFormat:@"I am this:%@",self];
    return [str autorelease];
}

引用循環(huán)/保留環(huán)

引用循環(huán)：呈環(huán)狀相互引用的多個對象捣域，內(nèi)存無法正常釋放，導(dǎo)致內(nèi)存泄漏宴合。

解決方法：弱引用（weak reference）焕梅、從外界命令循環(huán)中的某個對象不再保留另外一個對象。

要點

• 引用計數(shù)機制通過可以遞增遞減的計數(shù)器來管理內(nèi)存卦洽。對象創(chuàng)建好后贞言，其保留計數(shù)至少為1。若保留計數(shù)為正阀蒂，則對象繼續(xù)存活该窗。當保留計數(shù)降為0時，對象就被銷毀了蚤霞。
• 在對象生命期中酗失，其余對象通過引用來保留或釋放此對象。保留與釋放操作分別會遞增及遞減保留計數(shù)昧绣。

第30條：以 ARC 簡化引用計數(shù)

• ARC 原理：靜態(tài)分析器（static analyzer）可以查明內(nèi)存管理問題规肴，也可以預(yù)先加入適當?shù)谋Ａ艋蜥尫挪僮饕员苊鈨?nèi)存管理問題。
• 在 ARC 中夜畴，不能直接調(diào)用 retain拖刃、release、autorelease贪绘、dealloc 方法兑牡。
• ARC 會直接調(diào)用底層 C 語言函數(shù)自動管理內(nèi)存。
• ARC 會自動調(diào)用“保留”與“釋放”方法税灌。
• ARC 包含運行期組件均函。

使用 ARC 時必須遵循的方法命名規(guī)則

若方法名以下列詞語開頭亿虽，則其返回的對象歸調(diào)用者所有：

• alloc
• new
• copy
• mutableCopy

歸調(diào)用者所有：【調(diào)用上述四種方法的那段代碼】要負責(zé)【釋放方法所返回的對象】。

變量的內(nèi)存管理語義

默認情況下边酒，每個變量都是指向?qū)ο蟮膹娨谩?/p>

修飾符：

• __strong：默認語義经柴，保留此值。
• __unsafe_unretained：不保留此值墩朦，這么做可能不安全坯认，因為等到再次使用變量時，其對象可能已經(jīng)回收了氓涣。
• __weak：不保留此值牛哺，但是變量可以安全使用，因為如果系統(tǒng)把這個對象回收了劳吠，那么變量也會自動清空引润。
• __autoreleasing：把對象“按引用傳遞”給方法時，使用這個特殊的修飾符痒玩。此值在方法返回時自動釋放淳附。

ARC 如何清理實例變量

• ARC 會借用 Objective-C++ 的一項特性來生成清理例程。

• ARC 會自動生成回收對象時所執(zhí)行的代碼蠢古。

• CoreFoundation 對象不歸 ARC 管理奴曙，開發(fā)者必須適時調(diào)用 CFRetain/CFRelease。

  - (void)dealloc {
      CFRelease(coreFoundationObject);
      free(_heapAllocatedMemoryBlob);
  }
  

覆寫內(nèi)存管理方法

在 ARC 環(huán)境下不要覆寫 release 方法草讶。

要點

• 有 ARC 之后洽糟，程序員就無須擔(dān)心內(nèi)存管理問題了。使用 ARC 來編程堕战，可省去類中的許多 "樣板代碼"坤溃。
• ARC 管理對象生命期的辦法基本上就是：在合適的地方插入"保留"及"釋放"操作。在 ARC 環(huán)境下嘱丢，變量的內(nèi)存管理語義可以通過修飾符指明薪介，而原來則需要手工執(zhí)行"保留"及"釋放"操作。
• 由方法所返回的對象越驻，其內(nèi)存管理語義總是通過方法名來體現(xiàn)昭灵。ARC 將此確定為開發(fā)者必須遵守的規(guī)則。
• ARC 只負責(zé)管理 Objective-C 對象的內(nèi)存伐谈。尤其要注意：CoreFoundation 對象不歸 ARC 管理，開發(fā)者必須適時調(diào)用 CFRetain/CFRelease试疙。

第31條：在 dealloc 方法中只釋放引用并解除監(jiān)聽

• dealloc 方法主要用于釋放對象所擁有的引用（即釋放所有 Objective-C 對象）诵棵，ARC 會通過自動生成的 .cxx_destruct 方法在 dealloc 中自動添加釋放代碼。
• 非 Objective-C 對象（如 CoreFoundation 對象）則必須手工釋放祝旷。
• 還需要清理觀測行為（observation behavior）履澳，注銷通知嘶窄。
• 開銷較大或系統(tǒng)內(nèi)稀缺資源不應(yīng)在 dealloc 中釋放，當應(yīng)用程序用完資源后應(yīng)及時釋放距贷，還有一個原因是：系統(tǒng)并不保證每個創(chuàng)建出來的對象的 dealloc 都會執(zhí)行柄冲。

- (void)dealloc {
    CFRelease(coreFoundationObject);
    [[NSNotificationCenter defaultCenter] removeObserver:self];
}

• 如果對象管理著某些資源，那么在 dealloc 方法中也要調(diào)用“清理方法”忠蝗，以防開發(fā)者忘記清理這些資源现横。

  - (void)close {
      /** clean up resoureces */
      _close = YES;
  }
  
  - (void)dealloc {
      if (!_close) {
          NSLog(@"ERROR:close was not called before dealloc");
          [self close];
      }
  }
  

要點

• 在 dealloc 方法里，應(yīng)該做的事情就是釋放指向其它對象的引用阁最，并取消原來訂閱的"鍵值觀測"（KVO）或 NSNotificationCenter 等通知戒祠，不要做其他事情。
• 如果對象持有文件描述符等系統(tǒng)資源速种，那么應(yīng)該專門編寫一個方法來釋放此種資源姜盈。這樣的類要和其使用者約定：用完資源后必須調(diào)用 close 方法。
• 執(zhí)行異步任務(wù)的方法不應(yīng)在 dealloc 里調(diào)用配阵；只能在正常狀態(tài)下執(zhí)行的那些方法也不應(yīng)在 dealloc 里調(diào)用馏颂，因為此時對象已處于正在回收的狀態(tài)了。

第32條：編寫“異常安全代碼”時留意內(nèi)存管理問題

• 在 Objective-C 中棋傍，異常只應(yīng)在發(fā)生嚴重錯誤后拋出（參見第21條）救拉。
• 在 try 塊中，如果先保留了某個對象舍沙，釋放它之前又拋出了異常近上，就會導(dǎo)致內(nèi)存泄漏。而且 ARC 不會自動處理這個問題拂铡。
• 可以在編譯器中開啟 -fobjc-arc-exceptions（默認關(guān)閉）壹无， 讓 ARC 生成安全處理異常所用的附加代碼。
• Objective-C++模式下感帅，編譯器會自動打開 -fobjc-arc-exceptions標志斗锭。

要點

• 捕獲異常時，一定要注意將 try 塊內(nèi)所創(chuàng)立的對象清理干凈失球。
• 在默認情況下岖是，ARC 不生成安全處理異常所需的清理代碼。開啟編譯器標志后实苞，可生成這種代碼豺撑，不過會導(dǎo)致應(yīng)用程序變大，而且會降低運行效率黔牵。

第33條：以弱引用避免保留環(huán)

• 幾個對象相互引用會導(dǎo)致引用循環(huán)造成內(nèi)存泄露聪轿。
• 避免引用循環(huán)的最佳方式就是弱引用（weak）。
• unsafe_unretained（不保留也不釋放）猾浦、assign（通常只用于整體類型陆错，如 int灯抛、float、結(jié)構(gòu)體等）音瓷、weak（屬性被回收后會自動設(shè)置為nil） 之間的區(qū)別对嚼？

要點

• 將某些引用設(shè)為 weak，可避免出現(xiàn)引用循環(huán)绳慎。
• weak 引用可以自動清空纵竖，也可以不自動清空。自動清空是隨著ARC而引入的新特性偷线，由 runtime 來實現(xiàn)磨确，在具備自動清空功能的弱引用上，可以隨意讀取其數(shù)據(jù)声邦，因為這種引用不會指向已經(jīng)回收過的對象乏奥。

第34條：以“自動釋放池”降低內(nèi)存峰值

自動釋放池（autorelease pool）：存放需要在稍后某個時刻釋放的對象。

釋放對象的兩種方式：

1. 調(diào)用 release 方法亥曹，使其引用計數(shù)立即遞減邓了；
2. 調(diào)用 autorelease 方法，將對象加入自動釋放池中媳瞪。清空自動釋放池時骗炉，系統(tǒng)會向其中的對象發(fā)送 release 消息；

創(chuàng)建自動釋放池語法：

@autoreleasepool {
   // ...
}

程序員無需自己創(chuàng)建自動釋放池蛇受，系統(tǒng)自動創(chuàng)建的線程中默認有自動釋放池句葵。除了 main 函數(shù)中：

int main(int argc, char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        return UIApplicationMain(argc, argv, nil, NSStringFromClass([AppDelegate class]));
    }
}

自動釋放池的嵌套：

@autoreleasepool {
    NSString *string = [NSString stringWithFormat:@"hello"];
    @autoreleasepool {
        NSNumber *number = [NSNumber numberWithInteger:1];
    }
}

??嵌套自動釋放池可以控制應(yīng)用程序的內(nèi)存峰值，使其不至過高兢仰。

內(nèi)存峰值（high-memory waterline）：應(yīng)用程序在某個特定時段內(nèi)的最大內(nèi)存用量乍丈。

NSArray *databaseRecords = /** ... */ ;
NSMutableArray *people = [NSMutableArray new];
// 將循環(huán)內(nèi)的代碼包裹在自動釋放池中
// 系統(tǒng)就會在塊末尾釋放對象，而不是在主線程集中釋放把将。
for (NSDictionary *record in databaseRecords) {
    @autoreleasepool {
        EOCPerson *person = [[EOCPerson alloc] initWithRecord:record];
        [people addObject:person];
    }
}

??是否應(yīng)該使用自動釋放池優(yōu)化效率還應(yīng)視情況而定轻专，因為創(chuàng)建自動釋放池本身也有一定的開銷。

@autoreleasepool 語法的另一個好處：每個自動釋放池均有其范圍察蹲，可以避免無意間誤用在自動釋放池中已經(jīng)被系統(tǒng)回收的對象请垛。

要點

• 自動釋放池排布在棧中，對象收到 autorelease 消息后洽议，系統(tǒng)將其放入最頂端的池里宗收。
• 合理運用自動釋放池，可降低應(yīng)用程序的內(nèi)存峰值亚兄。
• @autoreleasepool 這種新式寫法能創(chuàng)建出更為輕便的自動釋放池混稽。

第35條：用“僵尸對象”調(diào)試內(nèi)存管理問題

向業(yè)已回收的對象發(fā)送消息是不安全的，可行與否完全取決于對象所占內(nèi)存有沒有為其他內(nèi)容所覆寫。

調(diào)試內(nèi)存管理的最佳方式：僵尸對象（Zombie Object）

??原理：啟用僵尸對象調(diào)試功能之后荚坞，運行期系統(tǒng)會把所有已經(jīng)回收的實例轉(zhuǎn)化成特殊的"僵尸對象"，而不會真正回收它們菲盾。這種對象所在的核心內(nèi)存無法重用颓影，因此不可能遭到覆寫。僵尸對象收到消息后懒鉴，會拋出異常诡挂，其中準確說明了發(fā)送過來的消息，并描述了回收之前的那個對象临谱。

將 NszombieEnabled 環(huán)境變量設(shè)為 YES, 即可開啟此功能璃俗。

??位置：Xcode菜單欄 → Product → Scheme → Edit Scheme → Run → Diagnostics診斷選項 → Memory Management → 勾選 Zombie Objects。

?? APP 打包發(fā)布之前一定要取消此勾選悉默！

要點

• 系統(tǒng)在回收對象時城豁，可以不將其真的回收，而是把它轉(zhuǎn)化為僵尸對象抄课。通過環(huán)境變量 NSZombieEnabled 可開啟此功能唱星。
• 系統(tǒng)會修改對象的 isa 指針，令其指向特殊的僵尸類跟磨，從而使該對象變?yōu)榻┦瑢ο蠹淞摹＝┦惸軌蝽憫?yīng)所有的selector，響應(yīng)方式為：打印一條包含消息內(nèi)容及其接受者的消息抵拘，然后終止應(yīng)用程序哎榴。

第36條：不要使用 retainCount

- (NSUInteger)retainCount OBJC_ARC_UNAVAILABLE; // 查詢對象當前的保留計數(shù)

?? retainCount 所返回的保留計數(shù)只是某個給定時間點上的值，該方法并未考慮到自動釋放池的情況僵蛛。

// 錯誤示例：
while ([object retainConut]) {
    [object release]
}
// 錯誤一：沒有考慮到后續(xù)的自動釋放操作尚蝌；
// 錯誤二：retainConut 可能永遠不返回0；

要點

• 對象的保留計數(shù)看似有用墩瞳，實則不然驼壶，因為任何給定時間點上的"絕對保留計數(shù)"（absoulte retain count）都無法反映對象生命期的全貌。
• 引入 ARC 后喉酌，retainCount 方法就正式廢止了热凹，在 ARC 下調(diào)用該方法會導(dǎo)致編譯器報錯。