iOS 之AutoReleasePool陷阱

本文针对大量图片上传导致的内存问题,通过对比分析未优化与优化后的内存使用情况,提出使用NSAutoreleasePool来即时释放内存的方法。

一、项目需求

在实际项目中,用户在上传图片时,有时会一次性上传大量的图片。在上传图片前,我们要进行一系列操作,比如:旋转图片为正确方向,压缩图片等,这些操作需要将图片加载到内存中,下面对内存的使用做详细分析.


二、内存分析,非优化

我在测试项目中,重复加载了一张图片1000次,首先加载图片到内存,然后进行压缩操作,释放内存

 

[cpp]  view plain copy
  1. for (int i = 0; i <= 1000; i ++) {  
  2.   
  3.        //1.首先我们获取到需要处理的图片资源的路径  
  4.   
  5.         NSString *filePath = [[NSBundle mainBundle] pathForResource:@"test" ofType:@"PNG"];  
  6.   
  7.         //2.将图片加载到内存中,我们使用了alloc关键字,在使用完后,可以手动快速释放掉内存  
  8.   
  9.         UIImage *image = [[UIImage alloc] initWithContentsOfFile:filePath];  
  10.   
  11.        //3.这一步我们将图片进行了压缩,并得到一个autorelease类型实例  
  12.   
  13.         UIImage *image2 = [image imageByScalingAndCroppingForSize:CGSizeMake(480, 320)];  
  14.   
  15.        //4.释放掉2步骤的内存  
  16.   
  17.         [image release];  
  18.   
  19.     }  

上面的代码看起来没有任何问题,可以说是一种标准的代码写法,在每一步骤中都对内存做了小心的处理,我们来看一下,实际的内存使用情况:


 


在上图中可以看到,我们的操作在没有任何问题的情况下,在加载大量图片时,还是会造成内存的剧减



可以看到自动释放内存时,图片占用的内存并没有立即释放掉



这些资源没有立即释放的资源,占用了宝贵的内存资源,最终使程序被kill


三优化后的内存使用

上面程序被kill,是因为程序的内存使用问题,在上面的代码中,我们每一步都对内存做了非常小心的处理,但是在加载大量的图片时,还是会出现问题。其根本原因就是autorelease惹的祸,autorelease自动释放内存,并不会立即把内存释放掉,而是要等到下一个事件周期才会释放掉。问题是一些资源我们不得不使用autorelease类型,比如作为函数的返回值,而且系统api及项目是的大部分也都是这么做的,如果全都依靠我们手动释放很容易造成内存泄漏。

 

[cpp]  view plain copy
  1. for (int i = 0; i <= 1000; i ++) {  
  2.   
  3.        //创建一个自动释放池  
  4.   
  5.         NSAutoreleasePool *pool = [NSAutoreleasePool new];  
  6.   
  7.         NSString *filePath = [[NSBundle mainBundle] pathForResource:@"test" ofType:@"PNG"];  
  8.   
  9.         UIImage *image = [[UIImage alloc] initWithContentsOfFile:filePath];  
  10.   
  11.         UIImage *image2 = [image imageByScalingAndCroppingForSize:CGSizeMake(480, 320)];  
  12.   
  13.         [image release];  
  14.   
  15.        //将自动释放池内存释放,它会同时释放掉上面代码中产生的临时变量image2  
  16.   
  17.         [pool drain];  
  18.   
  19.     }  


优化后的,内存使用情况



 可用内存不再明显的减少



CGImage及UIImage的数据由原来的220多减少到6-7个




可以看到使用了 NSAutoreleasePool后,加载大量图片的时候内存也不会出现问题

四、自动释放池概述

(1)自动释放池被置于一个堆栈中,虽然它们通常被称为被“嵌套”的。当您创建一个新的自动释放池时,它被添加到堆栈的顶部。当自动释放池被回收时,它们从堆栈中被删除。当一个对象收到送autorelease消息时,它被添加到当前线程的目前处于栈顶的自动释放池中。你不能向自动释放池发送autorelease或retain消息Application Kit会在一个事件周期(或事件循环迭代)的开端—比如鼠标按下事件—自动创建一个自动释放池,并且在事件周期的结尾释放它,因此您的代码通常不必关心。 有三种情况您应该使用您自己的自动释放池:

  • 如果您正在编写一个不是基于Application Kit的程序,比如命令行工具,则没有对自动释放池的内置支持;您必须自己创建它们。

  • 如果您生成了一个从属线程,则一旦该线程开始执行,您必须立即创建您自己的自动释放池;否则,您将会泄漏对象。

  •  如果您编写了一个循环,其中创建了许多临时对象,您可以在循环内部创建一个自动释放池,以便在下次迭代之前销毁这些
     对象。这可以帮助减少应用程序的最大内存占用量。

(2) release和drain之间的差异

      在引用计数环境下,release和drain一样,会直接自动释放池l对象。

      在GC(垃圾回收)环境下,release是一个no-op(空操作),drain会触发垃圾回收(如果自上次垃圾回收以来分配的内存大于当前的阈值)。

      通常情况下,您都应该使用drain而不是使用release来销毁自动释放池。

     -drain方法只适用于Mac OS X10.4(Tiger)及更高版本。

     在OS X Mountain Lion v10.8操作系统下,GC(垃圾回收)将被废弃,ARC(Automatic Reference Counting自动引用计数)为推荐的替代技术

### autoreleasepool 的作用 在 iOS 开发中,`autoreleasepool` 是一种管理临时对象生命周期的机制,主要用于在特定作用域内自动释放创建的对象,从而减少内存占用。其核心作用是延迟对象的释放时机,使得开发者无需手动调用 `release` 或 `autorelease` 来管理对象的生命周期,特别是在循环或大量创建临时对象的场景中,`autoreleasepool` 能有效优化内存使用。 `autoreleasepool` 的实现依赖于 `AutoreleasePoolPage` 和 `AutoreleasePoolStack`,每当进入一个 `@autoreleasepool` 块时,系统会创建一个新的 `AutoreleasePool` 并将其压入 `AutoreleasePoolStack` 栈中;当离开该块时,对应的 `AutoreleasePool` 会被弹出并释放其中的所有对象。这种机制确保了临时对象在合适的时间点被释放,避免了内存峰值过高。 ### autoreleasepool 的使用方法 在实际开发中,`autoreleasepool` 的使用方式主要有两种:一种是通过 `@autoreleasepool` 语法块来声明作用域;另一种是通过底层 API 手动控制 `AutoreleasePool` 的创建与释放。 #### 使用 `@autoreleasepool` 声明作用域 这是最常见也是最推荐的使用方式,语法简洁,可读性强。例如: ```objc @autoreleasepool { // 在此作用域内创建的对象,会在作用域结束时自动释放 NSString *str = [NSString stringWithFormat:@"Hello %d", arc4random()]; NSLog(@"%@", str); } ``` 上述代码会在进入作用域时创建一个新的 `AutoreleasePool`,并在作用域结束时释放该池中的所有对象[^2]。 #### 手动调用底层 API 控制 AutoreleasePool 在某些需要更精细控制的场景中,可以使用 `objc_autoreleasePoolPush` 和 `objc_autoreleasePoolPop` 杜绝自动作用域,实现手动控制。例如: ```objc void *pool = objc_autoreleasePoolPush(); // 创建并自动释放对象 Person *p = [[Person alloc] init]; [p autorelease]; objc_autoreleasePoolPop(pool); ``` 上述代码通过手动调用 `objc_autoreleasePoolPush` 创建一个 `AutoreleasePool`,并通过 `objc_autoreleasePoolPop` 显式释放该池中的对象[^5]。 ### autoreleasepool 的生命周期与 RunLoop 的关系 `AutoreleasePool` 的生命周期与 `RunLoop` 紧密相关。在主线程中,系统会在每次 `RunLoop` 迭代开始前自动创建一个新的 `AutoreleasePool`,并在 `RunLoop` 即将结束前释放该池中的对象。这种机制确保了在事件循环中创建的临时对象不会长期占用内存,从而提升整体性能[^4]。 ### autoreleasepool 的嵌套使用 `autoreleasepool` 支持嵌套使用,即在一个 `@autoreleasepool` 块中可以再嵌套多个 `@autoreleasepool` 块。每个嵌套的块都会创建一个新的 `AutoreleasePool`,并在离开该块时立即释放对应的对象。这种机制可以更精细地控制内存释放节奏,尤其适用于大量临时对象的处理场景。 ```objc @autoreleasepool { for (int i = 0; i < 1000; i++) { @autoreleasepool { // 创建临时对象 NSString *temp = [NSString stringWithFormat:@"temp %d", i]; NSLog(@"%@", temp); } } } ``` 上述代码在每次循环中都创建并释放一个 `AutoreleasePool`,从而避免内存峰值过高[^3]。 ### 总结 `autoreleasepool` 是 iOS 内存管理的重要组成部分,通过自动管理临时对象的释放时机,帮助开发者优化内存使用并避免内存泄漏。其底层依赖 `AutoreleasePoolPage` 和 `AutoreleasePoolStack` 实现,同时与 `RunLoop` 紧密结合,确保在事件循环中合理释放对象。开发者可以通过 `@autoreleasepool` 声明作用域或手动调用底层 API 来控制 `AutoreleasePool` 的生命周期。
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