iOS/OS X 内存管理(1):基本概念与原理

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在Objective-C的内存管理中,其实就是引用计数(reference count)的管理。内存管理就是在程序需要时程序员分配一段内存空间,而当使用完之后将它释放。如果程序员对内存资源使用不当,有时不仅会造成内存资源浪费,甚至会导致程序crach。我们将会从引用计数和内存管理规则等基本概念开始,然后讲述有哪些内存管理方法,最后注意有哪些常见内存问题。


memory management from apple document

基本概念

引用计数(Reference Count)

为了解释引用计数,我们做一个类比:员工在办公室使用灯的情景。


引用Pro Multithreading and Memory Management for iOS and OS X的图

  • 第一个人进入办公室时,他需要使用灯,于是开灯,引用计数为1
  • 当另一个人进入办公室时,他也需要灯,引用计数为2;每当多一个人进入办公室时,引用计数加1
  • 当有一个人离开办公室时,引用计数减1,当引用计数为0时,也就是最后一个人离开办公室时,他不再需要使用灯,关灯离开办公室。

内存管理规则

从上面员工在办公室使用灯的例子,我们对比一下灯的动作Objective-C对象的动作有什么相似之处:

灯的动作 Objective-C对象的动作
开灯 创建一个对象并获取它的所有权(ownership)
使用灯 获取对象的所有权
不使用灯 放弃对象的所有权
关灯 释放对象

因为我们是通过引用计数来管理灯,那么我们也可以通过引用计数来管理使用Objective-C对象。


引用Pro Multithreading and Memory Management for iOS and OS X的图

而Objective-C对象的动作对应有哪些方法以及这些方法对引用计数有什么影响?

Objective-C对象的动作 Objective-C对象的方法
1. 创建一个对象并获取它的所有权 alloc/new/copy/mutableCopy (RC = 1)
2. 获取对象的所有权 retain (RC + 1)
3. 放弃对象的所有权 release (RC – 1)
4. 释放对象 dealloc (RC = 0 ,此时会调用该方法)

当你alloc一个对象objc,此时RC=1;在某个地方你又retain这个对象objc,此时RC加1,也就是RC=2;由于调用alloc/retain一次,对应需要调用release一次来释放对象objc,所以你需要release对象objc两次,此时RC=0;而当RC=0时,系统会自动调用dealloc方法释放对象。

Autorelease Pool

在开发中,我们常常都会使用到局部变量,局部变量一个特点就是当它超过作用域时,就会自动释放。而autorelease pool跟局部变量类似,当执行代码超过autorelease pool块时,所有放在autorelease pool的对象都会自动调用release。它的工作原理如下:

  • 创建一个NSAutoreleasePool对象
  • 在autorelease pool块的对象调用autorelease方法
  • 释放NSAutoreleasePool对象


引用Pro Multithreading and Memory Management for iOS and OS X的图

iOS 5/OS X Lion前的(等下会介绍引入ARC的写法)实例代码如下:

由于放在autorelease pool的对象并不会马上释放,如果有大量图片数据放在这里的话,将会导致内存不足。

ARC管理方法

iOS/OS X内存管理方法有两种:手动引用计数(Manual Reference Counting)和自动引用计数(Automatic Reference Counting)。从OS X Lion和iOS 5开始,不再需要程序员手动调用retainrelease方法来管理Objective-C对象的内存,而是引入一种新的内存管理机制Automatic Reference Counting(ARC),简单来说,它让编译器来代替程序员来自动加入retainrelease方法来持有和放弃对象的所有权。

在ARC内存管理机制中,id和其他对象类型变量必须是以下四个ownership qualifiers其中一个来修饰:

  • __strong(默认,如果不指定其他,编译器就默认加入)
  • __weak
  • __unsafe_unretained
  • __autoreleasing

所以在管理Objective-C对象内存的时候,你必须选择其中一个,下面会用一些列子来逐个解释它们的含义以及如何选择它们。

__strong ownership qualifier

如果我想创建一个字符串,使用完之后将它释放调用,使用MRC管理内存的写法应该是这样:

而如果是使用ARC方式的话,就text对象无需调用release方法,而是当text变量超过作用域时,编译器来自动加入[text release]方法来释放内存

而当你将text赋值给其他变量anotherText时,MRC需要retain一下来持有所有权,当textanotherText使用完之后,各个调用release方法来释放。

而使用ARC的话,并不需要调用retainrelease方法来持有跟释放对象。