iOS MRC 内存管理的基本原则

iOS MRC内存管理精要

最新推荐文章于 2025-02-16 00:19:05 发布

原创最新推荐文章于 2025-02-16 00:19:05 发布 · 315 阅读

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#java #编程语言 #js #python #jvm

本文深入解析iOS MRC（手动引用计数）内存管理原理，探讨引用计数规则、autorelease延迟释放机制及特殊场景处理，提升iOS开发者的代码质量和应用性能。

iOS MRC 内存管理的基本原则

搞 iOS 将近一年了，还没怎么写过 iOS 相关的文章，接下来我要开始「干正事」了！

先从内存管理开始。对于一个软件来说，合理的使用内存可以让应用的性能和体验更加优秀。之前搞 Android 时的内存管理就比较简单，基于 JVM 的强大垃圾回收能力，开发者只需要考虑一些常见的内存泄漏问题即可。

转到 iOS 后，就需要了解清楚内存管理的一些知识，提高写代码的姿势水平。

在通读官方文档 Advanced Memory Management Programming Guide^[1] 之后，写一写我的理解和总结。

引用计数与 MRC

iOS 内存管理的核心是管理「引用计数 (Reference Counting)」。MRC 的全称是 Mannul Reference Counting。所以，iOS 内存管理，就是手动管理对象的引用计数。

每一个对象都会被若干个对象持有，其他象持有和放弃持有一个对象，实际上是让该对象的引用计数 +1 或者 -1。当一个对象的引用计数减为 0 时，就会被立刻释放。

对一个对象发送 retain 消息，可以让对象的引用计数 +1，对一个对象发送 release 消息，可以让对象的引用计数 -1。当对象的引用计数为 0 时就会被立刻释放。

规则是相当的简单！

但是出来混迟早要还的，规则简单，就意味着在使用时需要各种约定来保证不出问题。

比如最容易想到的一个问题：引用计数的归属问题。既然我可以通过 release 达到引用计数 -1 的目的，是不是就可以随意 release 呢？肯定不是，这样的话可能你正在使用的一个对象，被其他对象调用了 release 然后被释放，这肯定是不行的。

基于引用计数的简单规则下的引用计数归属问题

为了保证对象能正确的被 retain 和 release，需要制定一系列的规则来约束开发者，从而达到正确管理引用计数的目的。

调用方法名以 “alloc”, “new”, “copy”, or “mutableCopy” 开头的方法创建的对象，方法调用者负责后续调用 release 将引用计数 -1

这规则，真 Apple，简单粗暴。

{
    Person *aPerson = [[Person alloc] init];
    // ...
    NSString *name = aPerson.fullName;
    // ...
    [aPerson release];
}

如上面的例子所示，aPerson 这个对象通过 alloc 方法获得，aPerson 的引用计数为 1，并且负责后续 release。

name 通过函数 fullName 获得，不是以上面提到的关键字开头的，所以不需要负责后续 release。

通过 retain 使对象的引用计数 +1，并负责后续发送 release 消息

{
    Person *aPerson = [Person person];
    [aPerson retain];
    // ...
    [aPerson release];
}

归属问题的总原则

总结为一句话就是「谁让引用计数增加 n，谁就负责减少 n」。

一些需要特殊处理的情况

使用 autorelease 发送延迟的 release 操作

上面提到的 release 操作会将对象的引用计数立刻 -1，这样在很多时候，会引起对象立即被释放。

- (NSString *)fullName {
    NSString *string = [[[NSString alloc] initWithFormat:@"%@ %@",
                                          self.firstName, self.lastName] autorelease];
    return string;
}

上面这个例子中，调用者通过调用 fullName 来获得一个字符串对象，但是根据上面提到的原则，调用者不负责后续调用 release，由 fullName 函数内进行 release，但是 release 之后对象 string 会被立刻释放，调用者就拿不到这个对象了。

要解决这个问题，就要使用 autorelease，顾名思义，自动释放，实际上是和自动释放池配合使用。

在自动释放池内发送了 autorelease 消息的对象，都会在自动释放池结束的时候被发送一次 release 消息，从而达到延迟释放的目的。

@autoreleasepool {
    // Code that creates autoreleased objects.
    NSString *string = [[[NSString alloc] initWithFormat:@"%@ %@",
                                          self.firstName, self.lastName] autorelease];
}

关于自动释放池，AppKit 和 UIKit 框架为每一个 Runloop 自动包裹了一个自动释放池。因此，通常不必自己创建一个自动释放池。但是，在下面三种情况下，可能会使用自己的自动释放池：

如果您正在编写的程序不基于 UI 框架，例如命令行工具。
如果您编写一个循环来创建许多临时对象。您可以在循环中使用 autorelease 池块在下一次迭代之前处理这些对象。在循环中使用自动释放池块有助于减少应用程序的最大内存占用。
如果生成一个子线程，一旦线程开始执行，您必须创建自己的自动释放池块;否则，您的应用程序将泄漏对象。

你不持有通过引用返回的对象

在 Cocoa 的一些方法中，指定通过引用返回一个对象（参数是 ClassName *_ 或者 id _）。常见的模式是使用 NSError 对象，该对象包含发生错误时有关错误的信息。

当你执行这些方法时，你并没有拥有通过引用返回的对象，所以也不需要调用 release 释放它。用下面这个例子说明一下：

NSString *fileName = <#Get a file name#>;
NSError *error;
NSString *string = [[NSString alloc] initWithContentsOfFile:fileName
                        encoding:NSUTF8StringEncoding error:&error];
if (string == nil) {
    // Deal with error...
}
// ...
[string release];

通过二级指针来获取一个对象，在 Cocoa 中很多地方有这种用法，最经典的就是上面例子中的 initWithContentsOfFile，通过二级指针很方便的取回一个对象。但是这种获得对象的方式并不符合上面提到的引用计数相关的原则，所以这里其实是增加了一种规则。

总结

MRC 的规则相当简单：

简单的规则之上，需要约定很多的规则，来满足和完善复杂的开发场景。所幸现在的 iOS 开发早就切到 ARC（自动引用计数）了。在 ARC 的支持下，我们可以像写 Java 代码那样，不需要去了解和管理引用计数，因为系统已经帮我们做了。

但是，ARC 只是在编译器帮助开发者插入了合适的引用计数管理代码而已，了解清楚引用计数的细节，有助于我们更深层次的理解内存管理，提高个人技术深度与能力。

我这边有翻译了几篇官方文档，有需要的可以看一下，官方文档的质量还是挺高的，对一些事情说的比较直接透彻，只是翻译过来有些句子读着怪怪的，我加了一部分解释。有需求的可以点击阅读原文查看。

参考资料

[1]

Advanced Memory Management Programming Guide: https://developer.apple.com/library/archive/documentation/Cocoa/Conceptual/MemoryMgmt/Articles/MemoryMgmt.html