iOS内存管理之MRC

前言：

在iOS中，使用引用计数来管理OC对象内存
一个新创建的OC对象引用计数默认是1，当引用计数减为0，OC对象就会销毁，释放其占用的内存空间。
调用retain会让OC对象的引用计数+1，调用release会让OC对象的引用计数-1。
内存管理的经验总结
当调用alloc、new、copy、mutableCopy方法返回了一个对象，在不需要这个对象时，要调用release或者autorelease释放它。
想拥有某个对象，就让他的引用计数+1；不想再拥有某个对象，就让他的引用计数-1。
一、 MRC 手动管理内存(Manual Reference Counting)

1、引用计数器

引用计数器：
一个整数，表示为「对象被引用的次数」。系统需要根据对象的引用计数器来判断对象是否需要被回收。

关于「引用计数器」，有以下几个特点：

• 每个 OC 对象都有自己的引用计数器。
  
• 任何一个对象，刚创建的时候，初始的引用计数为 1。
  即使用 alloc、new 或者 copy 创建一个对象时，对象的引用计数器默认就是 1。
  
• 当没有任何人使用这个对象时，系统才会回收这个对象。也就是说：
  当对象的引用计数器为 0 时，对象占用的内存就会被系统回收。
  如果对象的引用计数器不为 0 时，那么在整个程序运行过程，它占用的内存就不可能被回收(除非整个程序已经退出)。
  

2、引用计数器操作

• 为保证对象的存在，每当创建引用到对象需要给对象发送一条 retain 消息，可以使引用计数器值 +1 ( retain 方法返回对象本身)。
  
• 当不再需要对象时，通过给对象发送一条 release 消息，可以使引用计数器值 -1。
  
• 给对象发送 retainCount 消息，可以获得当前的引用计数器值。
  
• 当对象的引用计数为 0 时，系统就知道这个对象不再需要使用了，所以可以释放它的内存，通过给对象发送 dealloc 消息发起这个过程。
  
• 需要注意的是：release 并不代表销毁 / 回收对象，仅仅是将计数器 -1。
  

1. // 创建一个对象，默认引用计数器是 1
2. RHPerson *person1 = [[RHPerson alloc] init];
3. NSLog(@"retainCount = %zd", [person1 retainCount]);
5. // 只要给对象发送一条 retain 消息，引用计数器加1
6. [person1 retain];
7. NSLog(@"retainCount = %zd", [person1 retainCount]);
9. // 只要给对象发送一条 release 消息，引用计数器减1
10. [person1 release];
11. NSLog(@"retainCount = %zd", [person1 retainCount]);
13. // 当 retainCount 等于0时，对象被销毁
14. [person1 release];
16. NSLog(@"--------------");

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1. 2022-07-11 16:09:24.102850+0800 Interview01-内存管理[8035:264221] retainCount = 1
2. 2022-07-11 16:09:24.103083+0800 Interview01-内存管理[8035:264221] retainCount = 2
3. 2022-07-11 16:09:24.103126+0800 Interview01-内存管理[8035:264221] retainCount = 1
4. 2022-07-11 16:09:24.103231+0800 Interview01-内存管理[8035:264221] -[RHPerson dealloc]
5. 2022-07-11 16:09:24.103259+0800 Interview01-内存管理[8035:264221] --------------
6. Program ended with exit code: 0

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3、dealloc 方法

• 当一个对象的引用计数器值为 0 时，这个对象即将被销毁，其占用的内存被系统回收。
  
• 对象即将被销毁时系统会自动给对象发送一条 dealloc 消息(因此，从 dealloc 方法有没有被调用，就可以判断出对象是否被销毁)
  
• dealloc 方法的重写(注意是在 MRC 中)
  
  
  
  • 一般会重写 dealloc 方法，在这里释放相关资源，dealloc 就是对象的遗言
    
  • 一旦重写了 dealloc 方法，就必须调用 [super dealloc]，并且放在最后面调用
    
  
  

1. - (void)dealloc {
2.     NSLog(@"%s", __func__);
3.     [super dealloc];
4. }

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dealloc 使用注意：

• 不能直接调用 dealloc 方法。
  
• 一旦对象被回收了, 它占用的内存就不再可用，坚持使用会导致程序崩溃(野指针错误)。
  4、野指针和空指针
  
• 只要一个对象被释放了，我们就称这个对象为「僵尸对象(不能再使用的对象)」。
  
• 当一个指针指向一个僵尸对象(不能再使用的对象)，我们就称这个指针为「野指针」。
  
• 只要给一个野指针发送消息就会报错(EXC_BAD_ACCESS 错误)。
  

1. RHPerson *person1 = [[RHPerson alloc] init];
2. [person1 release];
3. [person1 release];
4. [person1 release];

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• 为了避免给野指针发送消息会报错，一般情况下，当一个对象被释放后我们会将这个对象的指针设置为空指针。
  
• 空指针：
  
  
  
  • 没有指向存储空间的指针(里面存的是 nil, 也就是 0)。
    
  • 给空指针发消息是没有任何反应的。
    1. RHPerson *person1 = [[RHPerson alloc] init];
    2. [person1 release];
    3. person1 = nil;
    4. [person1 release];

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二、内存管理思想

1、单个对象内存管理思想

思想一：自己创建的对象，自己持有，自己负责释放

• 通过 alloc、new、copy 或 mutableCopy 方法创建并持有对象。
  
• 当自己持有的对象不再被需要时，必须调用 release 或 autorelease 方法释放对象。
  

1. id obj1 = [[NSObject alloc] init];
2. [obj1 release];
4. id obj2 = [NSObject new];
5. [obj2 release];

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思想二：非自己创建的对象，自己也能持有

• 除了用上面方法(alloc / new / copy / mutableCopy 方法)所取得的的对象，因为非自己生成并持有，所以自己不是该对象的持有者。
  
• 通过调用 retain 方法，即便是非自己创建的对象，自己也能持有对象。
  
• 同样当自己持有的对象不再被需要时，必须调用 release 方法来释放对象。
  

1. id obj3 = [NSArray array];
2. [obj3 retain];
3. [obj3 release];

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• 无论是否是自己创建的对象，自己都可以持有，并负责释放。
  
• 计数器有加就有减。
  
• 曾经让对象的计数器 +1，就必须在最后让对象计数器 -1。
  

2、多个对象内存管理思想

多个对象之间往往是通过 setter 方法产生联系的，其内存管理的方法也是在 setter 方法、dealloc 方法中实现的。所以只有了解了 setter 方法是如何实现的，我们才能了解到多个对象之间的内存管理思想。

1. #import <Foundation/Foundation.h>
3. #import "RHRoom.h"
5. NS_ASSUME_NONNULL_BEGIN
7. @interface RHPerson : NSObject
9. {
10.     RHRoom *_room;
11. }
13. - (void)setRoom:(RHRoom *)room;
15. - (RHRoom *)room;
16. @end
18. NS_ASSUME_NONNULL_END

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1. #import "RHPerson.h"
3. @implementation RHPerson
5. - (void)setRoom:(RHRoom *)room {
6.     if (_room != room) {
7.         [_room release];
8.         _room = [room retain];
9.     }
10. }
12. - (RHRoom *)room {
13.     return _room;
14. }
16. - (void)dealloc {
17.     [_room release];
18.     [super dealloc];
19.     NSLog(@"%s", __func__);
20. }
22. @end

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三、 @property 参数

• 在成员变量前加上 @property，系统就会自动帮我们生成基本的 setter / getter 方法，但是不会生成内存管理相关的代码。
  

1. @property(nonatomic) int val;

复制代码

• 同样如果在 property 后边加上 assign，系统也不会帮我们生成 setter 方法内存管理的代码，仅仅只会生成普通的 getter / setter 方法，默认什么都不写就是 assign。
  

1. @property(nonatomic, assign) int val;

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• 如果在 property 后边加上 retain，系统就会自动帮我们生成 getter / setter 方法内存管理的代码，但是仍需要我们自己重写 dealloc 方法。
  

1. @property(nonatomic, retain) RHRoom *room;

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四、自动释放池

1、自动释放池

当我们不再使用一个对象的时候应该将其空间释放，但是有时候我们不知道何时应该将其释放。为了解决这个问题，Objective-C 提供了 autorelease 方法。

• autorelease 是一种支持引用计数的内存管理方式，只要给对象发送一条 autorelease 消息，会将对象放到一个自动释放池中，当自动释放池被销毁时，会对池子里面的「所有对象」做一次 release 操作。
  

注意：这里只是发送 release 消息，如果当时的引用计数(reference-counted)依然不为 0，则该对象依然不会被释放。

• autorelease 方法会返回对象本身，且调用完 autorelease 方法后，对象的计数器不变。
  

1. NSObject *obj = [NSObject new];
2. [obj autorelease];
3. NSLog(@"obj.retainCount = %zd", obj.retainCount);

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2、使用 autorelease 有什么好处呢？

• 不用再关心对象释放的时间
  
• 不用再关心什么时候调用release
  

3、autorelease 的原理实质上是什么？

​        autorelease 实际上只是把对 release 的调用延迟了，对于每一个 autorelease，系统只是把该对象放入了当前的 autorelease pool 中，当该 pool 被释放时，该 pool 中的所有对象会被调用 release 方法。
4、autorelease 的创建方法

1. // 第一种方式：使用 NSAutoreleasePool 创建
2. // 创建自动释放池
3. NSAutoreleasePool *pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init];
4. // 销毁自动释放池
5. [pool release];

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1. // 第二种方式：使用 @autoreleasepool 创建
2. @autoreleasepool {
3. // 开始代表创建自动释放池
4. // 结束代表销毁自动释放池
5. }

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5、autorelease 的使用方法

1. NSAutoreleasePool *pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init];
2. RHPerson *p = [[[RHPerson alloc] init] autorelease];
3. [pool release];

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1. @autoreleasepool {
2. // 开始代表创建自动释放池
3. RHPerson *p = [[[RHPerson alloc] init] autorelease];
4. // 结束代表销毁自动释放池
5. }

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6、autorelease 的注意事项

• 并不是放到自动释放池代码中，都会自动加入到自动释放池
  

1. @autoreleasepool {
2. // 因为没有调用 autorelease，所以没有加入到自动释放池中
3. RHPerson *p = [[RHPerson alloc] init];
4. // 结束代表销毁自动释放池
5. }

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• 在自动释放池的外部发送 autorelease 不会被加入到自动释放池中
  
  
  
  • autorelease 是一个方法，只有在自动释放池中调用才有效。
    
  
  

1. @autoreleasepool {
2. }
3. // 没有与之对应的自动释放池, 只有在自动释放池中调用autorelease才会放到释放池
4. Person *p = [[[Person alloc] init] autorelease];
5. [p run];
7. // 正确写法
8. @autoreleasepool {
9.     Person *p = [[[Person alloc] init] autorelease];
10. }
12. // 正确写法
13. Person *p = [[Person alloc] init];
14. @autoreleasepool {
15.     [p autorelease];
16. }

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7、自动释放池的嵌套使用

• 自动释放池是以栈的形式存在。
  
• 由于栈只有一个入口，所以调用 autorelease 会将对象放到栈顶的自动释放池。
  

栈顶就是离调用 autorelease 方法最近的自动释放池。

1. @autoreleasepool { // 栈底自动释放池
2.     @autoreleasepool {
3.         @autoreleasepool { // 栈顶自动释放池
4.             Person *p = [[[Person alloc] init] autorelease];
5.         }
6.         Person *p = [[[Person alloc] init] autorelease];
7.     }
8. }

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• 自动释放池中不适宜放占用内存比较大的对象。
  
  
  
  • 尽量避免对大内存使用该方法，对于这种延迟释放机制，还是尽量少用。
    
  • 不要把大量循环操作放到同一个 @autoreleasepool 之间，这样会造成内存峰值的上升。
    
  
  

1. // 内存暴涨
2. @autoreleasepool {
3.     for (int i = 0; i < 99999; ++i) {
4.         Person *p = [[[Person alloc] init] autorelease];
5.     }
6. }

复制代码

1. // 内存不会暴涨
2. for (int i = 0; i < 99999; ++i) {
3.     @autoreleasepool {
4.         Person *p = [[[Person alloc] init] autorelease];
5.     }
6. }

复制代码

8、autorelease 错误用法

• 不要连续调用 autorelease。
  

1. @autoreleasepool {
2. // 错误写法, 过度释放
3.     Person *p = [[[[Person alloc] init] autorelease] autorelease];
4. }

复制代码

• 调用 autorelease 后又调用 release(错误)。
  

1. @autoreleasepool {
2.     Person *p = [[[Person alloc] init] autorelease];
3.     [p release]; // 错误写法, 过度释放
4. }

复制代码

五、 MRC 中避免循环引用

定义两个类 Person 类和 Dog 类

• Person 类：
  

1. #import <Foundation/Foundation.h>
2. @class Dog;
4. @interface Person : NSObject
5. @property(nonatomic, retain)Dog *dog;
6. @end

复制代码

• Dog 类：
  

1. #import <Foundation/Foundation.h>
2. @class Person;
4. @interface Dog : NSObject
5. @property(nonatomic, retain)Person *owner;
6. @end

复制代码

执行以下代码：

1. int main(int argc, const char * argv[]) {
2.     Person *p = [Person new];
3.     Dog *d = [Dog new];
5.     p.dog = d; // retain
6.     d.owner = p; // retain  assign
8.     [p release];
9.     [d release];
11.     return 0;
12. }

复制代码

就会出现 A 对象要拥有 B 对象，而 B 对应又要拥有 A 对象，此时会形成循环 retain，导致 A 对象和 B 对象永远无法释放。
那么如何解决这个问题呢？
不要让 A retain B，B retain A。
让其中一方不要做 retain 操作即可。
当两端互相引用时，应该一端用 retain，一端用 assign。

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