自動(dòng)引用計(jì)數(shù)
1.1什么是自動(dòng)引用計(jì)數(shù)
自動(dòng)引用計(jì)數(shù)（ARC, Automatic Reference Counting）是指內(nèi)存管理中對(duì)引用采取自動(dòng)計(jì)數(shù)的技術(shù)。
1.2 內(nèi)存管理/引用計(jì)數(shù)
1.2.1 概要
上班時(shí)辦公室需要照明丧肴，此時(shí)燈應(yīng)該是亮的晌姚，下班后無(wú)人需要照明翎碑，應(yīng)該關(guān)燈浪耘。為了判斷辦公室是否需要照明篮绿，我們導(dǎo)入計(jì)數(shù)功能來(lái)計(jì)算“需要照明的人數(shù)”：
（1）第一個(gè)人進(jìn)入辦公室纹份，“需要照明的人數(shù)”加1孝常。計(jì)數(shù)值從0變成1旗们，因此要開(kāi)燈。
（2）之后每當(dāng)有人進(jìn)入辦公室茫因，“需要照明的人數(shù)”就加1蚪拦。
（3）每當(dāng)有人離開(kāi)辦公室，“需要照明的人數(shù)”就減1冻押。
（4）當(dāng)最后一個(gè)人離開(kāi)辦公室時(shí)驰贷，“需要照明的人數(shù)”由1變?yōu)?，無(wú)人需要照明洛巢，因此要關(guān)燈括袒。
OC中對(duì)象的管理與中辦公室照明設(shè)備的管理時(shí)一樣的都使用了引入計(jì)數(shù)的功能。
| 對(duì)照明設(shè)備所做的動(dòng)作 | 對(duì)OC對(duì)象所做的操作 |
|---|---|
| 開(kāi)燈 | 生成對(duì)象 |
| 需要照明 | 持有對(duì)象 |
| 不需要照明 | 釋放對(duì)象 |
| 關(guān)燈 | 廢棄對(duì)象 |
1.2.2 內(nèi)存管理的思考方式
- 自己生成的對(duì)象稿茉，自己持有锹锰。
- 非自己生成的對(duì)象，自己也能持有漓库。
- 不再需要自己持有對(duì)象的時(shí)釋放恃慧。
- 非自己持有的對(duì)象無(wú)法釋放。
| 對(duì)象操作 | OC方法 |
|---|---|
| 生成并持有對(duì)象 | alloc/new/copy/mustableCopy等方法 |
| 持有對(duì)象 | retain方法 |
| 釋放對(duì)象 | release方法 |
| 廢棄對(duì)象 | dealloc方法 |
Cocoa框架中Foundation框架類庫(kù)中的NSObject類擔(dān)負(fù)內(nèi)存管理的職責(zé)（NSObject是OC中的基類）渺蒿。
自己生成的對(duì)象痢士，自己持有
// 自己生成并持有
-(instancetype)allocMyObject;
// 錯(cuò)誤命名
-（instancetype)allocate;
非自己生成的對(duì)象，自己也能持有
類方法生成茂装，retain方法持有怠蹂。
不再需要自己持有對(duì)象的時(shí)釋放
自己生成的對(duì)象release方法釋放善延。
非自己生成的對(duì)象通過(guò)autorelease方法取得對(duì)象存在，但自己不持有對(duì)象城侧。
autorelease方法功能：使對(duì)象在超出指定的生存范圍時(shí)能夠自動(dòng)并正確釋放（調(diào)用release方法）
非自己持有的對(duì)象無(wú)法釋放
釋放非自己持有的對(duì)象易遣，程序會(huì)崩潰。
釋放完對(duì)象嫌佑，自己就不再持有該對(duì)象豆茫，再對(duì)該對(duì)象進(jìn)行釋放，程序會(huì)崩潰屋摇。
1.2.3 alloc/retain/release/dealloc 實(shí)現(xiàn)
1.2.4 蘋(píng)果的實(shí)現(xiàn)
NSObject已開(kāi)源https://opensource.apple.com/source/objc4/objc4-680/runtime/NSObject.mm.auto.html
GNUstep將引用計(jì)數(shù)保存在對(duì)象占用內(nèi)存塊頭部的變量中澜薄，書(shū)中指出蘋(píng)果大概就是采用散列表（引用計(jì)數(shù)表）來(lái)管理引用計(jì)數(shù)。
通過(guò)內(nèi)存塊頭部管理引用計(jì)數(shù)的好處如下：
- 少量代碼即可完成摊册。
- 能夠統(tǒng)一管理引用計(jì)數(shù)內(nèi)存塊與對(duì)象內(nèi)存塊。
通過(guò)引用計(jì)數(shù)表管理引用計(jì)數(shù)的好處如下：
- 對(duì)象用內(nèi)存塊的分配無(wú)需考慮內(nèi)存塊頭部颊艳。
- 引用計(jì)數(shù)表各記錄中存有內(nèi)存塊地址茅特，可從各個(gè)記錄追溯到各對(duì)象的內(nèi)存塊。
1.2.5 autorelease
autorelease（自動(dòng)釋放）類似于C語(yǔ)言的自動(dòng)變量（局部變量）的特性：超出作用域棋枕，對(duì)象會(huì)被釋放掉白修。與C語(yǔ)言不同的是OC可以設(shè)定變量的作用域。
autorelease的具體方法如下：
(1) 生成并持有NSAutoreleasePool對(duì)象重斑；
(2) 調(diào)用已分配對(duì)象的autorelease實(shí)例方法兵睛；
(3) 廢棄NSAutoreleasePool對(duì)象窥浪。
NSAutoreleasePool *pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init];
NSObject *obj = [[NSObject alloc] init];
[obj autorelease];
// 這里等同于 [obj release]
[pool drain];
1.2.6 autorelease的實(shí)現(xiàn)
1.2.6 蘋(píng)果的實(shí)現(xiàn)
1.3 ARC規(guī)則
1.3.1 概要
1.3.2 內(nèi)存管理的思考方式
ARC內(nèi)存管理的思考方式和MRC相同祖很，只是源代碼記敘方法上稍有不同假颇。
1.3.3 所有權(quán)修飾符
__strong修飾符
__strong修飾符是id類型和對(duì)象類型默認(rèn)的所有權(quán)修飾符。
// 以下兩種寫(xiě)法等同
id obj = [[NSObject alloc] init];
id __strong obj = [[NSObject alloc] init];
__strong修飾符表示對(duì)對(duì)象的“強(qiáng)引用”。持有強(qiáng)引用的變量在超出其作用域時(shí)被廢棄硼一，隨著強(qiáng)引用的失效，引用的對(duì)象會(huì)隨之釋放肥矢。
__weak修飾符
__weak是避免循環(huán)引用而引入的十艾，表示對(duì)對(duì)象的“弱引用”庆冕。弱引用不能持有對(duì)象的實(shí)例邑闺，所以在超出其變量作用域時(shí)蜈出，對(duì)象即被釋放掉只泼。
__unsafe_unretained修飾符
__unsafe_unretained是不安全的所有權(quán)修飾符。需要注意的是附有__unsafe_unretained修飾符的變量不屬于編譯器的內(nèi)存管理對(duì)象。賦值給附有__unsafe_unretained修飾符變量的對(duì)象在通過(guò)該變量使用時(shí)片择，如果沒(méi)有確保其確實(shí)存在梭姓，那么應(yīng)用程序就會(huì)崩潰誉尖。
在iOS4下，由于還未支持__weak谢谦，使用__unsafe_unretained來(lái)替代__weak释牺。
__autoreleasing修飾符
在ARC有效時(shí)，用autoreleasepool塊替代NSAutoreleasePool類回挽，用附有__autoreleasing修飾符的變量替代autorelease方法没咙。
“id *類型”默認(rèn)為“id __autoreleasing *”類型
1.3.4 規(guī)則
ARC規(guī)則：
- 不能使用retain/release/retainCount/autorelease
- 不能使用NSAllocateObject/NSDeallocateObject
- 須遵守內(nèi)存管理的方法命名規(guī)則
- 不要顯式調(diào)用dealloc
- 使用@autoreleasepool塊替代NSAutoreleasePool
- 不能使用區(qū)域（NSZone）
- 對(duì)象型變量不能作為C語(yǔ)言結(jié)構(gòu)體（struct/union）的成員
- 顯式轉(zhuǎn)換“id”和“void *”
NSZone
NSZone是為防止內(nèi)存碎片化而引入的結(jié)構(gòu)，對(duì)內(nèi)存的分配區(qū)域本身進(jìn)行多重化管理千劈，根據(jù)使用對(duì)象的目的祭刚、對(duì)象的大小分配內(nèi)存，從而提高內(nèi)存管理的效率墙牌。(Zones are ignored on iOS and 64-bit runtime in macOS. You should not use zones in current development.)
*顯式轉(zhuǎn)換“id”和“void ”
/* ARC無(wú)效 */
id obj = [[NSObject alloc] init];
void *p = obj;
id o = p;
/* ARC有效 */
id obj = [[NSObject alloc] init];
void *p = (__bridge void *)obj;
id o = (__bridge id)p;
__bridge轉(zhuǎn)換安全性比較低涡驮，如果管理時(shí)不注意賦值對(duì)象的所有者，很可能因懸垂指針而導(dǎo)致程序崩潰喜滨。為了補(bǔ)充__bridge轉(zhuǎn)換的不足捉捅，還有另外兩種轉(zhuǎn)換，分別是__bridge_retained轉(zhuǎn)換和__bridge_transfer轉(zhuǎn)換虽风。
__bridge_retained轉(zhuǎn)換可使要轉(zhuǎn)換賦值的變量也持有所賦值的對(duì)象棒口。
__bridge_transfer轉(zhuǎn)換提供與此相反的動(dòng)作，被轉(zhuǎn)換的變量所持有的對(duì)象在該變量被賦值給轉(zhuǎn)換目標(biāo)變量后隨之釋放辜膝。
這些轉(zhuǎn)換多數(shù)使用在Objective-C對(duì)象與Core Foundation對(duì)象之間的相互轉(zhuǎn)換中无牵。
1.3.5 屬性
| 屬性聲明的屬性 | 所有權(quán)修飾符 |
|---|---|
| assign | __unsafe_unretained |
| copy | __strong修飾符（但是賦值的是被復(fù)制的對(duì)象） |
| retain | __strong修飾符 |
| strong | __strong修飾符 |
| unsafe_unretained |
__unsafe_unretained修飾符 |
| weak | __weak修飾符 |
1.3.6 數(shù)組
1.4 ARC的實(shí)現(xiàn)
1.4.1 __strong修飾符
{
id __strong obj = [[NSObject alloc] init];
}
該源代碼可轉(zhuǎn)換為調(diào)用以下函數(shù)
/* 編譯器的模擬代碼*/
id obj = objc_msgSend(NSObject, @selector(alloc));
objc_msgSend(obj, @selector(init));
objc_release(obj);
變量作用域結(jié)束時(shí)，通過(guò)objc_release釋放對(duì)象厂抖。
{
id __strong obj = [NSMutableArray array];
}
+ (id)array {
return [[NSMutableArray alloc] init];
}
轉(zhuǎn)換為
/* 編譯器的模擬代碼 */
{
id obj = objc_msgSend(NSMutableArray, @selector(array));
objc_retainAutoreleasedReturnValue(obj);
objc_release(obj);
}
+ (id)array {
id obj = objc_msgSend(NSMutableArray, @selector(alloc));
objc_msgSend(obj, @selector(init));
return objc_autoreleaseReturnValue(obj);
}
objc_retainAutoreleasedReturnValue和objc_autoreleaseReturnValue是成對(duì)的茎毁。
objc_retainAutoreleasedReturnValue函數(shù)主要用于優(yōu)化程序運(yùn)行。它是用于自己持有（retain）對(duì)象的函數(shù)忱辅，但他持有的對(duì)象應(yīng)為返回注冊(cè)在autorelease中對(duì)象的方法七蜘，或是函數(shù)的返回值。
objc_autoreleaseReturnValue用于alloc/new/copy/mutableCopy方法以外的類方法返回對(duì)象的實(shí)現(xiàn)上墙懂。
像該源代碼這樣崔梗，返回注冊(cè)到autoreleasepool中對(duì)象的方法使用了objc_autoreleaseReturnValue函數(shù)返回注冊(cè)到autoreleasepool中的對(duì)象。但是objc_autoreleaseReturnValue函數(shù)同objc_autorelease函數(shù)不同垒在，一般不僅限于注冊(cè)對(duì)象到autoreleasepool中蒜魄。
objc_autoreleaseReturnValue函數(shù)會(huì)檢查使用該函數(shù)的方法或函數(shù)調(diào)用方的執(zhí)行命令列表扔亥，如果方法或函數(shù)的調(diào)用方在調(diào)用了方法或函數(shù)后緊接著調(diào)用了objc_retainAutoreleasedReturnValue()函數(shù)，那么就不講返回的對(duì)象注冊(cè)到autoreleasepool中谈为，而是直接傳遞到方法或函數(shù)的調(diào)用方旅挤。objc_retainAutoreleasedReturnValue和objc_retain函數(shù)不同，它幾遍不注冊(cè)到autoreleasepool中二返回對(duì)象伞鲫，也能夠正確地獲取對(duì)象粘茄。通過(guò)objc_retainAutoreleasedReturnValue和objc_autoreleaseReturnValue函數(shù)的協(xié)作，可以不將對(duì)象注冊(cè)到autoreleasepool中而直接傳遞秕脓，這一定過(guò)程達(dá)到了最優(yōu)化柒瓣。
1.4.2 __weak修飾符
- 若附有__weak修飾符的變量所引用的對(duì)象被廢棄，則將nil賦值給該變量吠架。
- 使用附有__weak修飾符的變量芙贫，機(jī)會(huì)使用注冊(cè)帶autoreleasepool中的對(duì)象。
{
// 假設(shè)變量obj附加__strong修飾符且對(duì)象被賦值
id __weak obj1 = obj傍药；
}
可轉(zhuǎn)化為
/* 編譯器的模擬代碼 */
id obj1;
objc_initWeak(&obj1, obj);
objc_destroyWeak(&obj1);
通過(guò)objc_initWeak函數(shù)初始化附有__weak修飾符的變量磺平，在變量作用域結(jié)束時(shí)會(huì)通過(guò)objc_destroyWeak函數(shù)釋放該變量。
/* objc_initWeak函數(shù)將附有__weak修飾符的變量初始化為0后拐辽，
會(huì)將賦值的對(duì)象作為參數(shù)調(diào)用objc_storeWeak函數(shù)
*/
obj1 = 0;
objc_storeWeak(&obj1, obj);
// objc_destroyWeak函數(shù)將0作為參數(shù)調(diào)用objc_storeWeak函數(shù)
objc_storeWeak(&obj1, 0);
即前面的源代碼與下列源代碼相同
/* 編譯器的模擬代碼 */
id obj1;
obj1 = 0;
objc_storeWeak(&obj1, obj);
objc_storeWeak(&obj1, 0);
objc_storeWeak函數(shù)把第二參數(shù)的賦值對(duì)象的地址作為鍵值拣挪，將第一參數(shù)的附有__weak修飾符的變量的地址注冊(cè)到weak表中，如果第二參數(shù)為0俱诸，則把變量的地址從weak表中刪除菠劝。
對(duì)象被廢棄動(dòng)作如下：
- 從weak表中獲取廢棄對(duì)象的地址作為鍵值記錄。
- 從包含在記錄中附有__weak修飾符變量的地址睁搭，賦值為nil闸英。
- 從weak表中刪除該記錄。
- 從引用計(jì)數(shù)表中刪除廢氣對(duì)象的地址為鍵值的記錄介袜。
{
id __weak obj = [[NSObject alloc] init];
}
以上代碼編譯器會(huì)警告 ：Assigning retained object to weak variable; object will be released after assignment。
/* 編譯器的模擬代碼 */
id obj;
id tmp = objc_msgSend(NSObject, @selector(alloc));
objc_msgSend(tmp, @selector(init));
objc_initWeak(&obj, tmp);
objc_release(tmp);
objc_destroyWeak(&object);
雖然自己生成并持有的對(duì)象通過(guò)objc_initWeak函數(shù)被賦值給附有__weak修飾符的變量中出吹，但編譯器判斷其沒(méi)有持有者遇伞，故該對(duì)象立即通過(guò)objc_release函數(shù)被釋放和廢棄。這樣一來(lái)nil就會(huì)被賦值給引用廢棄對(duì)象的附有__weak修飾符的變量捶牢。
以上說(shuō)明了若附有__weak修飾符的變量所引用的對(duì)象被廢棄鸠珠，則將nil賦值給該變量
{
id __weak obj1 = obj;
NSLog(@"%@", obj1);
}
該源代碼可轉(zhuǎn)換為如下形式
/* 編譯器的模擬代碼 */
id obj1;
objc_initWeak(&obj, obj);
id tmp = objc_loadWeakRetained(&obj1);
objc_autorelease(tmp);
NSLog(@"%@", tmp);
objc_destroyWeak(&obj1);
與被賦值時(shí)相比，在使用附有__weak修飾符變量的情形下秋麸，增加了對(duì)objc_loadWeakRetained函數(shù)和objc_autorelease函數(shù)的調(diào)用渐排。這些函數(shù)的動(dòng)作如下：
（1）objc_loadWeakRetained函數(shù)取出附有__weak修飾符變量所引用的對(duì)象并retain。
（2）objc_autorelease函數(shù)將對(duì)象注冊(cè)到autoreleasepool中灸蟆。
以上可知使用附有__weak修飾符的變量驯耻，機(jī)會(huì)使用注冊(cè)帶autoreleasepool中的對(duì)象。
1.4.3 __autoreleasing修飾符
將對(duì)象賦值給附有__autoreleasing修飾符的變量等同于ARC無(wú)效時(shí)調(diào)用對(duì)象的autorelease方法。
1.4.4 __引用計(jì)數(shù)
獲取引用計(jì)數(shù)數(shù)值的函數(shù)：_objc_rootRetainCount(id obj)
