iOS开发之内存管理

styleqiang

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分类专栏：技术文档文章标签： ios ios开发移动终端内存管理

于 2017-05-26 16:05:39 首次发布

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iOS开发之内存管理

一、垃圾回收机制
二、内存管理的概念
三、OC内存管理注意事项
四、MRC相关语法

一、垃圾回收机制
与Java语言相同Objective-c 2.0之后，也提供了垃圾回收机制。OC是支持垃圾回收机制的(Garbage collection简称GC),macOS开发中是支持的。但是在iOS移动终端设备中，并不支持垃圾回收机制。因此，iPhone并不能对内存进行自动垃圾回收处理(autorelease)，并且他与GC的机制是不一样的。
ARC是在IOS5之后推出的新技术,在Xcode4.2及之后的版本中由于引入了ARC（Automatic Reference Counting）机制,程序编译时Xcode可以自动给你的代码添加内存释放代码，如果编写手动释放代码Xcode会报错。因此需要注意垃圾回收机制并不是ARC，ARC也是需要管理内存的，只不过是隐式的管理内存，编译器会在适当的地方自动插入retain,release和autorelease.
知识拓展：在Java中，程序员不需要去关心内存动态分配和垃圾回收的问题，这一切都交给了JVM来处理。Java中标记垃圾的算法主要有两种，引用计数法和可达性分析算法。

二、内存管理中的几个概念:
引用计算器:既retainCount,每个OC对象内部都有1个8字节空间用来存储retainCount,表示有多少”人”正在使用;
对象刚被创建时,默认计数值就为1,当计数值为0时,系统会自动调用dealloc方法将对象销毁
引用计数器的用法:给对象发送相应的技术操作来改变计数器的值
retain消息:使计数器+1
release消息:使计数器-1
retainCount消息:得到当前当前retainCount的值

三、OC内存管理开发中需要事项
其一野指针，其二内存泄漏。
1）野指针：即指针所指的对象已经被销毁，但后续还在使用该指针，此时指针指向了一个什么都不是的东西，我们称它为野指针，那么如何防止野指针的，一般处理的方式是对象进行release操作后，在赋值对象nil值。
2）内存泄漏：在操作对象是没有遵循内存配对原则，创建了对象了，却未对对象进行销毁，此时这个未被销毁的对象就是我们所谓的内存中泄漏的对象，这种行为也就是所谓的内存泄漏，内存泄漏不会影响对象的正常运行，但会影响程序的效率。
除此之外还有1）提前释放：如果没有使用空间直接free 。2）重复释放，如果你对一个空间进行了多次free 。

四、MRC（Manual Reference Counting）相关语法
1.关闭ARC
target -》 build setting - 》搜索 gar YES to NO

这里写图片描述

2.ARC和MRC混编
[工程]—>[Build Phases]—>[Compile Sources]—>
双击不想参与ARC的文件-fno-objc-arc
这里写图片描述

3.MRC管理黄金法则
1.凡是使用alloc,retain ,new ,copy(开头)，mutableCopy(开头)的方法，都必须使用release 或者 autorelease 方法来【释放】
2.谁写alloc 谁负责release 那个类alloc 那个类release

4.一个简单的例子说明MRC
这里有一个Person类
这里写图片描述
这里是打印结果

我们在看看下面这一个例子

当执行release操作时，一个对象的引用计数为0时，它就会被释放掉。

AutoReleasePool

AutorealeasePool结构：
AutorealeasePool就是由AutoreleasePoolPage构成的双向链表，AutoreleasePoolPage是双向链表的节点
每一个AutorealeasePool都是由一系列的 AutoreleasePoolPage 组成的，并且每一个 AutoreleasePoolPage 的大小都是 4096 字节 。

什么是autorelease？
autorelease类似于C语言中Automatic variable自动变量，程序执行时，若某自动变量超出其作用域，该自动变量将被自动废弃。

autorelease何时释放？
1.当创建了局部释放池时,会在@autoreleasepool{}的右大括号结束时释放，及时释放对象大幅度降低程序的内存占用。
2.@autoreleasepool的情况下，Autorelease对象是在当前的runloop迭代结束时释放的(每个线程对应一个runloop)，而它能够释放的原因是系统在每个runloop迭代中都加入了自动释放池。

AutoreleasePool能否嵌套使用?
可以嵌套使用，其目的是可以控制应用程序的内存峰值，使其不要太高可以嵌套的原因是因为自动释放池是以栈为节点，通过双向链表的形式连接的，且是和线程一一对应的自动释放池的多层嵌套其实就是不停的push哨兵对象，在pop时，会先释放里面的，在释放外面的。

AutoreleasePool的释放时机是什么时候？
App 启动后，苹果在主线程 RunLoop 里注册了两个 Observer，其回调都是_wrapRunLoopWithAutoreleasePoolHandler()。
第一个 Observer 监视一个事件：
监听 Entry(即将进入 Loop)，其回调内会调用 _objc_autoreleasePoolPush() 创建自动释放池，优先级最高，保证创建释放池发生在其他所有回调之前。
第二个 Observer 监视了两个事件:
BeforeWaiting(准备进入休眠) 时调用 _objc_autoreleasePoolPop() 和 _objc_autoreleasePoolPush() 释放旧的池并创建新池;
Exit(即将退出 Loop) 时调用_objc_autoreleasePoolPop()来释放自动释放池。这个 Observer 的 order 是 2147483647，优先级最低，保证其释放池子发生在其他所有回调之后。

RunLoop 和 AutoreleasePool的关系
主程序的RunLoop在每次事件循环之前之前，会自动创建一个 autoreleasePool 并且会在事件循环结束时，执行drain操作，释放其中的对象

// MRC

NSAutoreleasePool *pool = [NSAutoreleasePool alloc] init];

id obj = [NSObject alloc] init];

[obj autorelease];

[pool drain];

// ARC

@autoreleasepool {

id obj = [NSObject alloc] init];

}

将main.m文件通过$ clang -rewrite-objc main.m重新编译生成发现aotuoreleasepool 被转换为为一个 __AtAutoreleasePool 结构体：

struct __AtAutoreleasePool {
  __AtAutoreleasePool() {atautoreleasepoolobj = objc_autoreleasePoolPush();}
  ~__AtAutoreleasePool() {objc_autoreleasePoolPop(atautoreleasepoolobj);}
  void * atautoreleasepoolobj;
};

这个结构体会在初始化时调用 objc_autoreleasePoolPush() 方法，会在析构时调用 objc_autoreleasePoolPop 方法。

这表明，main函数实际工作的时候，是这样的：


int main(int argc, const char * argv[]) {
    {
        void * atautoreleasepoolobj = objc_autoreleasePoolPush();
        
        // do things you want
        return UIApplicationMain(argc, argv, nil, NSStringFromClass([AppDelegate class]));
        
        objc_autoreleasePoolPop(atautoreleasepoolobj);
    }
    return 0;
}

所以autoreleasepool的实现主要靠objc_autoreleasePoolPush()和objc_autoreleasePoolPop() 来实现
那么 objc_autoreleasePoolPush 和 objc_autoreleasePoolPop又是什么呢？

void *objc_autoreleasePoolPush(void) {
    return AutoreleasePoolPage::push();
}

void objc_autoreleasePoolPop(void *ctxt) {
    AutoreleasePoolPage::pop(ctxt);
}

上面的方法看上去是对 AutoreleasePoolPage 对应静态方法 push 和 pop 的封装。

AutoreleasePoolPage的定义如下：

class AutoreleasePoolPage 
{
    //magic用来校验AutoreleasePoolPage的结构是否完整
    magic_t const magic;                   // 16字节
    //指向最新添加的autoreleased对象的下一个位置，初始化时指向begin();
    id *next;                              // 8字节
    //thread指向当前线程
    pthread_t const thread;                // 8字节
    //parent指向父节点，第一个节点的parent指向nil;
    AutoreleasePoolPage * const parent;    // 8字节 
    //child 指向子节点，第一个节点的child指向nil；
    AutoreleasePoolPage *child;            // 8字节
    //depth 代表深度，从0开始往后递增1；
    uint32_t const depth;                  // 4字节
    //hiwat 代表high water mark;
    uint32_t hiwat;                        // 4字节
    ...
}

如果我们的一个 AutoreleasePoolPage 被初始化在内存的 0x100816000 ~ 0x100817000 中，它在内存中的结构如下：
在这里插入图片描述其中有 56 bit 用于存储 AutoreleasePoolPage 的成员变量，剩下的 0x100816038 ~ 0x100817000 都是用来存储加入到自动释放池中的对象。
begin() 和 end() 这两个类的实例方法帮助我们快速获取 0x100816038 ~ 0x100817000 这一范围的边界地址。
next 指向了下一个为空的内存地址，如果 next 指向的地址加入一个 object，它就会如下图所示移动到下一个为空的内存地址中。