什么是內(nèi)存管理戈次？

內(nèi)存管理是程序設(shè)計中常見的資源管理（resource management）的一部分蔑歌。每個計算機系統(tǒng)的可供程序使用的資源都是有限的碌上，包括打開文件均芽、網(wǎng)絡(luò)連接顷蟀、圖片處理等。以圖書館為例骡技，如果每個人都只借不還鸣个，那么圖書館最終因?qū)o書可借而倒閉，其他人也無法再使用圖書館布朦。內(nèi)存管理囤萤，即在程序需要的時候分配內(nèi)存，程序運行結(jié)束時釋放占用內(nèi)存是趴。如果只分配不釋放就會發(fā)生內(nèi)存泄漏（leak memory）：程序的內(nèi)存占用不斷增加涛舍，最終耗盡并導(dǎo)致程序崩潰。同時也要注意唆途，不要使用剛釋放的內(nèi)存富雅，避免誤讀陳舊數(shù)據(jù)引發(fā)的各種錯誤。在Cocoa框架中肛搬，通過引用計數(shù)的方式實現(xiàn)內(nèi)存管理没佑。

什么是引用計數(shù)？

Cocoa采用一種叫做引用計數(shù)（reference counting）的技術(shù)管理內(nèi)存温赔。每個對象都有一個與之相關(guān)聯(lián)的整數(shù)蛤奢，被稱作它的引用計數(shù)器。當(dāng)某段代碼需要訪問一個對象時陶贼，該代碼就將該對象的引用計數(shù)器值加1啤贩，表示“我要訪問該對象”。當(dāng)這段代碼結(jié)束對象訪問時拜秧，將對象的引用計數(shù)器值減1痹屹，表示“我不再訪問該對象”。當(dāng)該對象的引用計數(shù)器值為0時枉氮，表示“不再有代碼訪問該對象”志衍。因此暖庄，它將被銷毀，其占用的內(nèi)存被系統(tǒng)收回以便重用足画。

如何使用 Objective-C 進行內(nèi)存管理雄驹？

當(dāng)使用alloc佃牛、new方法或者copy消息創(chuàng)建一個對象時淹辞，對象的引用計數(shù)器值被置為1。需要增加對象的引用計數(shù)器值時俘侠，可以向?qū)ο蟀l(fā)送一條retain消息象缀。要減少時，向?qū)ο蟀l(fā)送一條release消息爷速。當(dāng)對象的引用計數(shù)器值歸0時央星，Objective-C會自動向?qū)ο蟀l(fā)送dealloc消息。（想要獲得當(dāng)前的引用計數(shù)器值惫东，可以向?qū)ο蟀l(fā)送一條retainCount消息）

等等莉给，這么看的話內(nèi)存管理也不過如此嘛，有啥難的廉沮？那是因為我們還沒考慮對象所有權(quán)（object ownership）颓遏，即某個實體持有一個對象時，該實體就要負責(zé)對其持有的對象進行釋放滞时。

對象所有權(quán)

如果一個對象內(nèi)有指向其他對象的實例變量叁幢，則稱該對象持有這些對象。例如：Car類中包含一個屬性engine坪稽，Car對象持有Engine對象曼玩。同樣如果在一個函數(shù)中創(chuàng)建了一個對象，則稱這個函數(shù)持有該對象窒百。例如：在main()中創(chuàng)建了一個Engine對象黍判，則main()持有該對象。我們已經(jīng)知道了誰持有誰釋放篙梢，接下來看一個例子：

int main(int argc, const char * argv[]) {
    Car *car = [Car new];
    
    Engine *engine = [Engine new];
    [car setEngine:engine];
    
    return 0;
}

現(xiàn)在哪個實體持有engine對象样悟？main()函數(shù)還是car對象？哪個實體負責(zé)確保當(dāng)engine對象不再被使用時能夠收到release消息庭猩？因為car對象正在使用engine對象窟她，所以不可能是main()函數(shù)。同理mian()函數(shù)后面可能還會使用engine對象蔼水，也不是car對象震糖。

解決辦法讓engine對象的引用計數(shù)器值增加到2。Car類應(yīng)該在setEngine:方法中保留engine對象趴腋，當(dāng)car釋放時在其dealloc方法中釋放engine吊说。

setter方法中的保留與釋放

- (void)setEngine:(Engine *)newEngine {
    _engine = [newEngine retain];
}

我們知道Car類setter中需要保留newEngine论咏。但是僅僅保留newEngine是不夠的，比如下面這種情況：

int main(int argc, const char * argv[]) {
    Car *car = [Car new];
    
    Engine *engine1 = [Engine new]; // retain count:1
    [car setEngine:engine1]; // retain count:2
    [engine1 release]; // retain count:1
    
    Engine *engine2 = [Engine new]; // retain count:1
    [car setEngine:engine2]; // retain count:2
    
    return 0;
}

我們可以看到[engine1 release]颁井，即mian()已經(jīng)釋放了engine1對象的引用厅贪，Car類也指向新的engine對象，可是engine1對象的引用計數(shù)仍然是1⊙疟觯現(xiàn)在engine1已經(jīng)發(fā)生類內(nèi)存泄漏养涮，engine1會一直空轉(zhuǎn)占用內(nèi)存。
接下來修該setter如下：

- (void)setEngine:(Engine *) newEngine {
    [newEngine release];
    _engine = [newEngine retain];
}

現(xiàn)在新的setter已經(jīng)修復(fù)了眉抬，engine1對象會內(nèi)存泄漏的問題贯吓。可是這樣還是不夠的蜀变。例如下面這種情況：

int main(int argc, const char * argv[]) {

    Engine *engine = [Engine new]; // retain count:1
    Car *car1 = [Car new];
    Car *car2 = [Car new];
    
    [car1 setEngine:engine]; // retain count:2
    [engine release]; // retain count:1
    
    [car2 setEngine:[car1 engine]]; // oops!
    
    return 0;
}

當(dāng)engine和_engine是同一個對象時悄谐，[car1 setEngine:engine]將engine對象的引用計數(shù)器值歸0，并釋放掉engine對象库北。這時再讓car2指向一塊已經(jīng)釋放掉的內(nèi)存就會引發(fā)錯誤爬舰。進一步修改后的setter：

- (void)setEngine:(Engine *) newEngine {
    [_engine retain];
    [newEngine release];
    _engine = newEngine;
}

現(xiàn)在我們已經(jīng)知道setter中應(yīng)該先保留新值，再釋放舊值寒瓦，然后進行賦值情屹。

自動釋放

通過上一篇文章，我們已經(jīng)知道了誰持有誰釋放孵构。如果一個對象由函數(shù)持有就函數(shù)釋放屁商，由某個類持有就讓類來釋放【笔看下面這種情況：

- (NSString *)description {
    
    NSString *description = [[NSString alloc] initWithFormat:@"hello world"];
    return description;
    
}

看上去desctiption方法持有NSString對象description蜡镶，那么description方法應(yīng)該負責(zé)釋放description對象，但是description一旦釋放就無法返回恤筛。這樣就引出了下一個概念：自動釋放池官还。

自動釋放池

Cocoa中有一個自動釋放池（autorelease pool）的概念。我們在程序的入口mian()函數(shù)中都看過關(guān)鍵字@autoreleasepool毒坛。為了理解自動釋放池的工作望伦，首先要用到NSObject類提供的autorelease方法：

- (id)autorelease;

該方法的作用是，預(yù)先設(shè)定會在未來某個時間想對象發(fā)送一條release消息煎殷，其返回值是接接收這條消息的對象屯伞。當(dāng)給一個對象發(fā)送autorelease消息時，實際上是將該對象添加到了自動釋放池中豪直。當(dāng)自動釋放池唄銷毀時劣摇，會想池中所有對象發(fā)送release消息。改寫后的代碼如下：

- (NSString *)description {
    
    NSString *description = [[NSString alloc] initWithFormat:@"hello world"];
    return [description autorelease];
    
}

那么我們怎么知道自動釋放池什么時候被銷毀呢弓乙？

自動釋放池銷毀時間

自動釋放池什么時候銷毀末融，并向其包含所有對象發(fā)送release消息钧惧？既然是銷毀，那么創(chuàng)建是在什么時候勾习，如何創(chuàng)建浓瞪？創(chuàng)建自動釋放池有兩種方法：

• 通過@autoreleasepool關(guān)鍵字
• 通過NSAutoreleasePool對象

1.使用@autoreleasepool{}時，所有花括號里的代碼都會放入新池子里巧婶。但是要注意乾颁，任何在花括號里定義的變量在括號外就無法使用了。
2.既然NSAutoreleasePool對象也是NSObject對象粹舵，同樣遵守引用計數(shù)內(nèi)存管理方式钮孵。如下：

NSAutoreleasePool *pool = [NSAutoreleasePool new];
// 創(chuàng)建對象...
[pool release];

兩種方法推薦使用：@autoreleasepool關(guān)鍵字骂倘，因為Objective-C語言創(chuàng)建和釋放內(nèi)存的能力遠在我們之上眼滤。下面看一下使用示例：

int main (int argc, const char * argv[])
{
    NSAutoreleasePool *pool;
    pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init];
    
    RetainTracker *tracker;
    tracker = [RetainTracker new]; // count: 1
    
    [tracker retain]; // count: 2
    [tracker autorelease]; // count: still 2
    [tracker release]; // count: 1
    
    NSLog (@"releasing pool");
    [pool release]; 
    // gets nuked, sends release to tracker
    
    @autoreleasepool
    {
        RetainTracker *tracker2;
        tracker2 = [RetainTracker new]; // count: 1
        
        [tracker2 retain]; // count: 2
        [tracker2 autorelease]; // count: still 2
        [tracker2 release]; // count: 1
        
        NSLog (@"auto releasing pool");
    }
    
    return (0);
}

注意： [tracker autorelease]，向tracker對象發(fā)送autorelease消息后历涝，tracker對象的引用計數(shù)器值并沒有立即減1诅需，而是保持不變，依舊為2荧库。當(dāng)自動釋放池銷毀時堰塌，將向tracker對象發(fā)送release消息。運行程序分衫，控制臺輸出結(jié)果為：

init: Retain count of 1.
releasing pool
dealloc called. Bye Bye.
init: Retain count of 1.
auto releasing pool
dealloc called. Bye Bye.

打印結(jié)果驗證了自動釋放池的釋放時間先于其包含的對象场刑。

請記住，自動釋放池被銷毀的時間是確定的：要么是在代碼中你自己手動銷毀蚪战，要么是使用APPKiti時在事件循環(huán)結(jié)束時銷毀牵现。

有時即使我們使用了自動釋放池，程序的內(nèi)存卻仍然增長邀桑。如下面這種情況：

    int i;
    for (i = 0; i < 1000000; i++) {
        id obj = [someArray objectAtIndex:i];
        NSString *desc = [obj description];
    }

該程序執(zhí)行了一個循環(huán)瞎疼，這個循環(huán)創(chuàng)建了100w個desc字符串對象，直到循環(huán)結(jié)束自動釋放池才能釋放壁畸。因為自動釋放池的銷毀時間是確定的贼急，循環(huán)執(zhí)行過程中不會被銷毀。解決這一問題的方法是在循環(huán)中創(chuàng)建自己的自動釋放池捏萍。優(yōu)化代碼如下：

    NSAutoreleasePool *pool = [NSAutoreleasePool new];
    int i;
    for (i = 0; i < 1000000; i++) {
        id obj = [someArray objectAtIndex:i];
        NSString *desc = [obj description];
        if (i % 1000 == 0) {
            [pool release];
            pool = [NSAutoreleasePool new];
        }
    }
    [pool release];

ARC是什么太抓？

現(xiàn)在我們已經(jīng)掌握了引用計數(shù)管理內(nèi)存的方法，但是日常開發(fā)中幾乎不需要手動管理內(nèi)存——手動引用計數(shù) MRC（mannul reference counting）令杈，因為蘋果為我們提供了更加高效走敌、安全的管理內(nèi)存方式——自動引用計數(shù) ARC（automatic reference counting）。ARC像是一位內(nèi)存管家这揣，開啟 ARC 后編譯器會幫助你插入retain和release語句悔常。也就是說影斑，ARC 是在編譯時進行工作的。

ARC使用條件：

• 能夠確定哪些對象需要內(nèi)存管理
• 能夠表明如何管理對象
• 有可行的辦法傳遞對象所有權(quán)

橋接轉(zhuǎn)換

日常開發(fā)中99%的內(nèi)存管理工作都交由編譯器了机打，即ARC矫户。我曾調(diào)侃內(nèi)存管理的使用做多的場景是——面試，這既是玩笑話也是實話残邀。那么還有1%的情況皆辽，即如何對非OC對象進行內(nèi)存管理，這就用到了橋接裝換（bridge cast）的C語言技術(shù)芥挣。

總結(jié)

Cocoa的內(nèi)存管理規(guī)則：
如果使用new驱闷、alloc、或copy獲得了一個對象空免，則該對象的引用計數(shù)器值為1空另；
如果通過其他方法獲得一個對象，則假設(shè)該對象的引用計數(shù)器值為1蹋砚，而且已經(jīng)被設(shè)置為自動釋放扼菠；
如果保留了某對象，則必須保持retain方法和release方法的使用次數(shù)相等坝咐。

引用：《Objective-C 基礎(chǔ)教程》