《Objective-C高级编程 iOS与OS X多线程和内存管理》读书笔记
《Objective-C高级编程 iOS与OS X多线程和内存管理》读书笔记
第一章:自动引用计数
- 自己生成的对象,自己所持有。
- 非自己生成的对象,自己也能持有
- 不再需要自己持有的对象时释放
- 非自己持有的对象无法释放
对象操作 | Objective-C方法 |
---|---|
生成并持有对象 | alloc/new/copy/mutableCopy等 |
持有对象 | retain |
释放对象 | release |
废弃对象 | dealloc |
Cocoa
框架中 Foundation
框架类库的 NSObject
类担负内存管理的职责。
自己生成的对象,自己所持有
使用以下名称开头的方法名意味着自己生成的对象只有自己持有:
alloc
new
copy
mutableCopy
使用 NSObject
类的 alloc
类方法就能自己生成并持有对象。另外,使用 new
类方法也能生成并持有对象。[NSObject new]
与 [[NSObject alloc] init]
是完全一致的
非自己生成的对象,自己也能持有
用上述方法之外的方法取得的对象即用 alloc/new/copy/mutableCopy
以外的方法取得的对象,因为非自己生成并持有,所以自己不是该对象的持有者。例如 NSArray
类的 array
类方法。通过 retain
方法,非自己生成的对象成为了自己所持有的。
不再需要自己持有的对象时释放
自己持有的对象,一旦不再需要,持有者有义务释放该对象,释放使用的是 release
方法。
用 alloc/new/copy/mutableCopy
方法生成并持有的对象,或者用 retain
方法持有的对象,一旦不再需要,务必要用 release
方法进行释放
autorelease
提供这样的功能,使对象再超出指定的生存范围时能够自动并正确地释放(调用release方法)
[外链图片转存失败(img-Evb9PwBJ-1569047969399)(media/Xnip2019-08-30_21-48-42.jpg)]
无法释放非自己持有的对象
对于用 alloc/new/copy/mutableCopy
方法生成并持有的对象,或者用 retain
方法持有的对象,由于持有者是自己,所以在不需要该对象时需要将其释放。而由此以外所得到的对象绝对不能释放。倘若在应用程序中释放了非自己所持有的对象就会造成崩溃。
- 在
Objective-C
的对象中存有引用技术这一整数值。 - 调用
alloc
或是retain
方法后,引用计数值加 1. - 调用
release
后,引用技术减 1. - 引用计数值为 0 时,调用
dealloc
方法废弃对象。
苹果对引用计数大概是采用 散列表(引用计数表)来管理引用计数
GNUstep
将引用计数保存在对象占用内存块头部的变量中,而苹果则是保存在引用计数表的记录中。
通过内存块头部管理引用计数的好处:
- 少量代码即可完成
- 能够统一管理引用计数用内存块与对象用内存块
通过引用计数表管理引用计数的好处:
- 对象用内存块的分配无序考虑内存块头部
- 引用计数表各记录中存有内存块地址,可从各个记录追溯到各对象的内存块
在利用工具检测内存泄露时,引用计数表的各记录也有助于检测各对象的持有者是否存在。
autorelease
autorelease
就是自动释放,这看上去很像 ARC ,实际上更类似于 C 语言中自动变量(局部)变量的特性。
C 语言的自动变量特性: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。
与 C 语言的自动变量不同的是,编程人员可以设定变量的作用域。
autorelease
的具体使用方法如下:
- 生成并持有
NSAutoreleasePool
对象 - 调用已分配对象的
autorelease
实例方法 - 废弃
NSAutoreleasePool
对象
[外链图片转存失败(img-61XudKqi-1569047969400)(media/Xnip2019-09-01_11-59-29.jpg)]
NSAutoreleasePool
对象的生存周期相当于 C 语言变量的作用域。对于所有调用过 autorelease
实例方法的对象,在废弃NSAutoreleasePool
对象时,都将调用 release
实例方法。
在大量产生 autorelease
对象时,需要在适当的地方生成、持有或废弃 NSAutoreleasePool
对象。
调用 NSObject
类的 autorelease
实例方法,该对象将被追加到正在使用的 NSAutoreleasePool
对象中的数组里。即 本质就是调用 NSAutoreleasePool
对象的 addObject
类方法。
ARC 规则
循环引用容易发生内存泄露,所谓内存泄露就是应当废弃的对象在超出其生存周期后继续存在。使用__weak
修饰符可避免循环引用,__weak
修饰符与__strong
修饰符 相反,提供弱引用。弱引用不能持有对象实例,因为__weak
修饰符的变量不吃又对象,所以在超出其变量作用域时,对象即被释放。
__weak
修饰符还有另一优点:在持有对象的弱引用时,若该对象被被废弃,则此弱引用将自动失效且处于 nil 被赋值的状态。
在 ARC 有效的情况下编译源代码需遵守如下规则:
- 不能使用
retain/release/retainCount/autorelease
- 不能使用
NSAllocateObject / NSDeallocateObject
- 须遵守内存管理的方法命名规则
- 不要显式调用
dealloc
- 使用
@autoreleasepoll
块替代NSAutoreleasePool
- 不能使用区域 (NSZone)
- 对象型变量不能作为 C 语言结构体(struct/union)的成员
- 显式转换
id
和void *
, 通过(__bridge void *)
或(__bridge id)
进行桥接
__weak
修饰符
weak 表与引用计数表相同,作为散列表被实现。如果使用 weak 表,将废弃对象的变量的地址作为键值进行检索,就能高速地获取对应的附有 __weak 修饰符的变量的地址。另外,由于一个对象可同时赋值给多个附有 __weak 修饰符的变量中,所以对于一个键值,可注册多个变量的地址。
如果附有 __weak 修饰符的变量所引用的对象被废弃,则将 nil 赋值给该变量的步骤:
- 从 weak 表中获取废弃对象的地址为键值的记录
- 将包含在记录中的所有附有 __weak 修饰符的变量的地址,赋值为 nil.
- 从 weak 表中删除该记录
- 从引用计数表中删除废弃对象的地址为键值的记录
如果大量使用附有 __weak 修饰符的变量,会消耗相应的 CPU 资源,良策是只在需要避免循环引用时使用 __weak 修饰符。
第二章:Blocks
Blocks 是 C语言的扩充功能,用一句话表示:带有自动变量(局部变量)的匿名函数。
Block 语法:
^ 返回值类型 参数列表 表达式
使用附有 __block
说明符修饰的自动变量可在 Block 中赋值,该变量成为 __block
变量
在Block中,截获自动变量的方法并没有实现对C语言数组的截获,这时使用指针可以解决问题。
Blocks 的实现
Block 本质是一个 OC 对象,它内部也有一个 isa 指针。是封装了函数调用和函数调用环境的 OC 对象。
iOS 类的本质即 class_t
结构体:
struct class_t {struct class_t *isa;struct class_t *superclass;Cache cache;IMP *vtable;uintptr_t data_NEVER_USE;
}
该实例名称持有声明的成员变量、方法的名称、方法的实现(即函数指针)、属性以及父类的指针。
Block 即为 Objective-C 的对象。
Block 的三种类型
类 | 设置对象的存储域 | 备注 |
---|---|---|
_NSConcreteStackBlock | 栈 | 捕获局部变量 |
_NSConcreteGlobalBlock | 程序的数据区域(.data 区) | 不捕获自动变量 |
_NSConcreteMallocBlock | 堆 | 捕获成员变量 |
Block 何时会复制到堆
- 调用 Block 的 copy 实例方法时
- Block 作为函数返回值返回时
- 将 Block 赋值给附有 __strong 修饰符 id 类型的类或 Block 类型成员变量时
- 在方法名中含有 usingBlock 的 Cocoa 框架方法或 GCD 的 API 中传递 Block 时。
第三章:Grand Central Dispatch
Grand Central Dispatch (GCD) 是异步执行任务的技术之一,一般将应用程序中记述的线程管理用的代码在系统级中实现,开发者只需要定义想执行的任务并追加到适当的 Dispatch Queue 中,GCD 就能生成必要的线程并计划执行任务。
多线程编程可能会出现的问题:
- 多个线程更新相同的资源会导致数据的不一致(数据竞争)- 解决:使用 Serial Dispatch Queue (串行队列)
- 停止等待事件的线程会导致多个线程相互持续等待(死锁)
- 使用太多线程会消耗大量内存
Dispatch Queue 按照追加的顺序(先进先出 FIFO)执行处理,另在执行处理时存在两种 Dispatch Queue :一种是等待现在执行中处理的 Serial Dispatch Queue,另一种是不等待现在执行中处理的 Concurrent Dispatch Queue。
GCD API
可使用 dispatch_set_target_queue
API 设置 Dispatch Queue 的优先级,同时也可以使多个本应并行执行的多个 Serial Dispatch Queue,在目标 Serial Dispatch Queue 上串行执行。
dispatch_after
函数并不准时
因为 Main Dispatch Queue 在主线程的 Runloop 中执行,所以在比如每隔 1/60 秒自行的 Runloop 中,Block 最快3秒后自行,最慢在3秒 + 1/60 秒后执行,并且在 Main Dispatch Queue 有大量处理追加或主线程的处理本身有延迟时,这个时间会更长。
Dispatch Group
在追加到 Dispatch Queue 中的多个处理全部结束后想执行结束处理可使用 Dispatch Group 实现。
dispatch_sync
如同简易版的 dispatch_group_wait 函数,会在指定队列中同步执行任务,在任务执行结束之前不会返回。如果在主线程同步执行 Block 就会出现死锁。
dispatch_apply
函数可进行快速遍历。由于 dispatch_apply
函数与 dispatch_sync
函数相同,会等待处理执行结束,因此推荐在 dispatch_async
函数中非同步地执行 dispatch_apply
函数。
dispatch_suspend
函数可暂时挂起指定的 Dispatch Queue。
dispatch_resume
函数可恢复指定的 Dispatch Queue。
dispatch_semaphore
函数可对操作进行更细粒度的排他控制。
dispatch_semaphore_wait(semaphore, DISPATCH_TIME_FOREVER)
dispatch_semaphore_wait
函数等待 Dispatch Semaphore 的计数值达到大于或等于1. 该处理结束是使用 dispatch_semaphore_signal
函数将 Dispatch Semaphore 的计数值加1.
dispatch_once
函数是保证再应用程序执行中只执行一次指定处理的 API。
dispatch_IO
函数可多线程并发处理大文件,以提高文件读取速度。
GCD 实现
Block 并不是直接加入 FIFO 队列中,而是先加入 Dispatch Continuation 这一 dispatch_continuation_t
类型结构体中,然后再加入 FIFO 队列。用于记忆 Block 所属的 Dispatch Group 喝其他一些信息,通常叫上下文。
。。。
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