Objective-C内存管理知识总结
原帖地址 http://www.cocoachina.com/bbs/read.php?tid-12760.html
Objective-C的内存管理机制是比较灵活的,即可以拿来像C/C++一样用,也可以加个AutoreleasePool让它升级为半自动化的内存管理语言。当然,也不能拿JAVA虚拟机中的全自动化GC来比?
一,引用计数是实例对象的内存回收唯一参考
引用计数(retainCount)是Objective-C管理对象引用的唯一依据。调用实例的release方法后,此属性减一,减到为零时对象的dealloc方法被自动调用,进行内存回收操作,也就是说我们永不该手动调用对象的dealloc方法。
它的内存管理API老简单老简单了,下面就是它主要操作接口:
1,alloc, allocWithZone,new(带初始化)
为对象分配内存,retainCount为“1”,并返回此实例
2,release
retainCount 减“1”,减到“0”时调用此对象的dealloc方法
3,retain
retainCount 加“1”
4,copy,mutableCopy
复制一个实例,retainCount数为“1”,返回此实例。所得到的对象是与其它上下文无关的,独立的对象(干净对象)。
5,autorelease
在当前上下文的AutoreleasePool栈顶的autoreleasePool实例添加此对象,由于它的引入使Objective-C(非GC管理环境)由全手动内存管理上升到半自动化。
二,Objective-C内存管理准则
我们可以把上面的接口按对retainCount的操作性质归为两类,
A类是加一操作:1,3,4
B类是减一操作:2,5(延时释放)
内存管理准则如下:
1,A与B类的调用次数保持一制
2,为了很好的保障准则一,以实例对象为单位,谁A了就谁B,没有第二者参与
例:
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三,对象的拥有者
面 向对象领域里有个引用的概念,区别于继承,引用常被用来当做偶合性更小的设计。继承是强依赖,对吧。我们要降偶软件的设计,就要尽量减少对它的使用。但没 有任何偶合的模块或功能是没有用的?对吧,那我们只能多用引用了吧。一个实例拥有另一个实例的时候,我们称它为引用了另一个实例。
比如ClassA类的一个属性对象的Setter方法:
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假设这个类的一个实例为'a',调用setMyArray后,我们就可以说a拥有了一个新的myArray实例,也可以说a引用了一个新的myArray实例。其中调用的retain方法,使myArray的retainCount加一,我们需要注意以下两个地方:
1,setMyarray方法中,在retain之前先release了旧实例一次
2,在本实例的dealloc方法中,本应该是要再次release当前实例的,但回头看看参考内存管理准则。它并不合理,对吧。。。多了一次release。这里比较推荐的做法是:
[myArray setMyArray:nil];
这样可以巧妙的使当前实例release而不出错(我们可以向nil发送消息?其实它本身就是个整数0),并符合我们的内存管理准则。更主要的是,很简单,你不需要考虑过多的事情。
另外一个比较容易忽略而又比较经典的问题是实例变量的循环引用,Objective-C为此区分了,其实也相当相当的简单:
1,强引用,上面讲的就是强引用,存在retainCount加一。
2,弱引用,但凡是assign声明并直接用指针赋值实现的被称之为弱引用,不存在retainCount加一的情况。
四,AutoreleasePool使Objective-C成为内存管理半自动化语言。
如果仅仅是上面这些,很简单,对吧。但往往很多人都会迷糊在自动内存管理这块上,感觉像是有魔法,但其实原理也很简单?
先看看最经典的程序入口程序:
NSAutoreleasePool *pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init];
int retVal = UIApplicationMain(argc, argv, nil, nil);
[pool release];
我们先把pool看成一个普通对象?很简单,先是alloc,pool的retainCount为1。第三句release,retainCount为0,自动调用它的dealloc方法。它和任何其它普通对象没 任何区别。
魔法在哪里?
在 声明pool后,release它之前的这段代码,所有段里的代码(先假设中间没有声明其它的AutoreleasePool实例),凡是调用了 autorelase方法的实例,都会把它的retainCount加1,并在此pool实例中添1次此实例要回收的记录以做备案。当此pool实例 dealloc时,首先会检查之前备案的所有实例,所有记录在案的实例都会依次调用它的release方法。
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真对同一个实例,同一个Pool是可以多次注册备案(autorelease)的。在一些很少的情况化可能会出现这种需求:
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我 们调用了两次A类(retainCount加1的方法),使其retainCount为2,而接下来的两次autorelease方法调用,使其在 pool中注册备案了两次。这里的pool将会在回收时调用此实例的两次release方法。使其retainCount降为0,完成回收内存的操作,其 实这也是完全按照内存管理规则办事的好处?
AutoreleasePool是被嵌套的!
池是被嵌套的,嵌套的结果是个栈,同一线程只有当前栈顶pool实例是可用的:
| pool_3 |
| --------- |
| pool_2 |
| --------- |
| pool_1 |
|_______|
其代码如下:
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我们可以看到其栈顶是pool3,o的autorelease是把当前的release放在栈顶的pool实例管理。。。也就是pool3。
在生命周期短,产生大量放在autoreleasePool中管理实例的情况下经常用此方法减少内存使用,达到内存及时回收的目的。
AutoreleasePool还被用在哪里?
在 上面的例子里,也可以看到,我们在执行autorelease方法时,并没有时时的进行release操作?它的release被延时到pool实例的 dealloc方法里。这个小细节使我们的Objective-C用起来可以在方法栈中申请堆中的内存,创建实例,并把它放在当前pool中延迟到此方法 的调用者释放?
前言
初学objectice-C的朋友都有一个困惑,总觉得对objective-C的内存管理机制琢磨不透,程序经常内存泄漏或莫名其妙的崩溃。我在这里总结了自己对objective-C内存管理机制的研究成果和经验,写了这么一个由浅入深的教程。希望对大家有所帮助,也欢迎大家一起探讨。
此文涉及的内存管理是针对于继承于NSObject的Class。
一 基本原理
Objective-C的内存管理机制与.Net/Java那种全自动的垃圾回收机制是不同的,它本质上还是C语言中的手动管理方式,只不过稍微加了一些自动方法。
1 Objective-C的对象生成于堆之上,生成之后,需要一个指针来指向它。
ClassA *obj1 = [[ClassA alloc] init];
2 Objective-C的对象在使用完成之后不会自动销毁,需要执行dealloc来释放空间(销毁),否则内存泄露。
[obj1 dealloc];
这带来了一个问题。下面代码中obj2是否需要调用dealloc?
ClassA *obj1 = [[ClassA alloc] init];
ClassA *obj2 = obj1;
[obj1 hello]; //输出hello
[obj1 dealloc];
[obj2 hello]; //能够执行这一行和下一行吗?
[obj2 dealloc];
不能,因为obj1和obj2只是指针,它们指向同一个对象,[obj1 dealloc]已经销毁这个对象了,不能再调用[obj2 hello]和[obj2 dealloc]。obj2实际上是个无效指针。
如何避免无效指针?请看下一条。
3 Objective-C采用了引用计数(ref count或者retain count)。对象的内部保存一个数字,表示被引用的次数。例如,某个对象被两个指针所指向(引用)那么它的retain count为2。需要销毁对象的时候,不直接调用dealloc,而是调用release。release会让retain count减1,只有retain count等于0,系统才会调用dealloc真正销毁这个对象。
ClassA *obj1 = [[ClassA alloc] init]; //对象生成时,retain count = 1
[obj1 release]; //release使retain count减1,retain count = 0,dealloc自动被调用,对象被销毁
我们回头看看刚刚那个无效指针的问题,把dealloc改成release解决了吗?
ClassA *obj1 = [[ClassA alloc] init]; //retain count = 1
ClassA *obj2 = obj1; //retain count = 1
[obj1 hello]; //输出hello
[obj1 release]; //retain count = 0,对象被销毁
[obj2 hello];
[obj2 release];
[obj1 release]之后,obj2依然是个无效指针。问题依然没有解决。解决方法见下一条。
4 Objective-C指针赋值时,retain count不会自动增加,需要手动retain。
ClassA *obj1 = [[ClassA alloc] init]; //retain count = 1
ClassA *obj2 = obj1; //retain count = 1
[obj2 retain]; //retain count = 2
[obj1 hello]; //输出hello
[obj1 release]; //retain count = 2 – 1 = 1
[obj2 hello]; //输出hello
[obj2 release]; //retain count = 0,对象被销毁
问题解决!注意,如果没有调用[obj2 release],这个对象的retain count始终为1,不会被销毁,内存泄露。(1-4可以参考附件中的示例程序memman-no-pool.m)
这样的确不会内存泄露,但似乎有点麻烦,有没有简单点的方法?见下一条。
5 Objective-C中引入了autorelease pool(自动释放对象池),在遵守一些规则的情况下,可以自动释放对象。(autorelease pool依然不是.Net/Java那种全自动的垃圾回收机制)
5.1 新生成的对象,只要调用autorelease就行了,无需再调用release!
ClassA *obj1 = [[[ClassA alloc] init] autorelease]; //retain count = 1 但无需调用release
5.2 对于存在指针赋值的情况,代码与前面类似。
ClassA *obj1 = [[[ClassA alloc] init] autorelease]; //retain count = 1
ClassA *obj2 = obj1; //retain count = 1
[obj2 retain]; //retain count = 2
[obj1 hello]; //输出hello
//对于obj1,无需调用(实际上不能调用)release
[obj2 hello]; //输出hello
[obj2 release]; //retain count = 2-1 = 1
细心的读者肯定能发现这个对象没有被销毁,何时销毁呢?谁去销毁它?(可以参考附件中的示例程序memman-with-pool.m)请看下一条。
6 autorelease pool原理剖析。(其实很简单的,一定要坚持看下去,否则还是不能理解Objective-C的内存管理机制。)
6.1 autorelease pool不是天生的,需要手动创立。只不过在新建一个iphone项目时,xcode会自动帮你写好。autorelease pool的真名是NSAutoreleasePool。
NSAutoreleasePool *pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init];
6.2 NSAutoreleasePool内部包含一个数组(NSMutableArray),用来保存声明为autorelease的所有对象。如果一个对象声明为autorelease,系统所做的工作就是把这个对象加入到这个数组中去。
ClassA *obj1 = [[[ClassA alloc] init] autorelease]; //retain count = 1,把此对象加入autorelease pool中
6.3 NSAutoreleasePool自身在销毁的时候,会遍历一遍这个数组,release数组中的每个成员。如果此时数组中成员的retain count为1,那么release之后,retain count为0,对象正式被销毁。如果此时数组中成员的retain count大于1,那么release之后,retain count大于0,此对象依然没有被销毁,内存泄露。
6.4 默认只有一个autorelease pool,通常类似于下面这个例子。
int main (int argc, const char *argv[])
{
NSAutoreleasePool *pool;
pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init];
// do something
[pool release];
return (0);
} // main
所有标记为autorelease的对象都只有在这个pool销毁时才被销毁。如果你有大量的对象标记为autorelease,这显然不能很好的利用内存,在iphone这种内存受限的程序中是很容易造成内存不足的。例如:
int main (int argc, const char *argv[])
{
NSAutoreleasePool *pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init];
int i, j;
for (i = 0; i < 100; i++ )
{
for (j = 0; j < 100000; j++ )
[NSString stringWithFormat:@"1234567890"];//产生的对象是autorelease的。
}
[pool release];
return (0);
} // main
(可以参考附件中的示例程序memman-many-objs-one-pool.m,运行时通过监控工具可以发现使用的内存在急剧增加,直到pool销毁时才被释放)你需要考虑下一条。
7 Objective-C程序中可以嵌套创建多个autorelease pool。在需要大量创建局部变量的时候,可以创建内嵌的autorelease pool来及时释放内存。(感谢网友hhyytt和neogui的提醒,某些情况下,系统会自动创建autorelease pool, 请参见第四章)
int main (int argc, const char *argv[])
{
NSAutoreleasePool *pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init];
int i, j;
for (i = 0; i < 100; i++ )
{
NSAutoreleasePool *loopPool = [[NSAutoreleasePool alloc] init];
for (j = 0; j < 100000; j++ )
[NSString stringWithFormat:@"1234567890"];//产生的对象是autorelease的。
[loopPool release];
}
[pool release];
return (0);
} // main
(可以参考附件中的示例程序memman-many-objs-many-pools.m,占用内存的变化极小)
二 口诀与范式
1 口诀。
1.1 谁创建,谁释放(类似于“谁污染,谁治理”)。如果你通过alloc、new或copy来创建一个对象,那么你必须调用release或autorelease。换句话说,不是你创建的,就不用你去释放。
例如,你在一个函数中alloc生成了一个对象,且这个对象只在这个函数中被使用,那么你必须在这个函数中调用release或autorelease。如果你在一个class的某个方法中alloc一个成员对象,且没有调用autorelease,那么你需要在这个类的dealloc方法中调用release;如果调用了autorelease,那么在dealloc方法中什么都不需要做。
1.2 除了alloc、new或copy之外的方法创建的对象都被声明了autorelease。
1.3 谁retain,谁release。只要你调用了retain,无论这个对象是如何生成的,你都要调用release。有时候你的代码中明明没有retain,可是系统会在默认实现中加入retain。不知道为什么苹果公司的文档没有强调这个非常重要的一点,请参考范式2.7和第三章。
2 范式。
范式就是模板,就是依葫芦画瓢。由于不同人有不同的理解和习惯,我总结的范式不一定适合所有人,但我能保证照着这样做不会出问题。
2.1 创建一个对象。
ClassA *obj1 = [[ClassA alloc] init];
2.2 创建一个autorelease的对象。
ClassA *obj1 = [[[ClassA alloc] init] autorelease];
2.3 Release一个对象后,立即把指针清空。(顺便说一句,release一个空指针是合法的,但不会发生任何事情)
[obj1 release];
obj1 = nil;
2.4 指针赋值给另一个指针。
ClassA *obj2 = obj1;
[obj2 retain];
//do something
[obj2 release];
obj2 = nil;
2.5 在一个函数中创建并返回对象,需要把这个对象设置为autorelease
ClassA *Func1()
{
ClassA *obj = [[[ClassA alloc]init]autorelease];
return obj;
}
2.6 在子类的dealloc方法中调用基类的dealloc方法
-(void) dealloc
{
…
[super dealloc];
}
2.7 在一个class中创建和使用property。
2.7.1 声明一个成员变量。
ClassB *objB;
2.7.2 声明property,加上retain参数。
@property (retain) ClassB* objB;
2.7.3 定义property。(property的默认实现请看第三章)
@synthesize objB;
2.7.4 除了dealloc方法以外,始终用.操作符的方式来调用property。
self.objB 或者objA.objB
2.7.5 在dealloc方法中release这个成员变量。
[objB release];
示例代码如下(详细代码请参考附件中的memman-property.m,你需要特别留意对象是在何时被销毁的。):
@interface ClassA : NSObject
{
ClassB* objB;
}
@property (retain) ClassB* objB;
@end
@implementation ClassA
@synthesize objB;
-(void) dealloc
{
[objB release];
[super dealloc];
}
@end
2.7.6 给这个property赋值时,有手动release和autorelease两种方式。
void funcNoAutorelease()
{
ClassB *objB1 = [[ClassB alloc]init];
ClassA *objA = [[ClassA alloc]init];
objA.objB = objB1;
[objB1 release];
[objA release];
}
void funcAutorelease()
{
ClassB *objB1 = [[[ClassB alloc]init] autorelease];
ClassA *objA = [[[ClassA alloc]init] autorelease];
objA.objB = objB1;
}
三 @property (retain)和@synthesize的默认实现
在这里解释一下@property (retain) ClassB* objB;和@synthesize objB;背后到底发生了什么(retain property的默认实现)。property实际上是getter和setter,针对有retain参数的property,背后的实现如下(请参考附件中的memman-getter-setter.m,你会发现,结果和memman-property.m一样):
@interface ClassA : NSObject
{
ClassB *objB;
}
-(ClassB *) getObjB;
-(void) setObjB:(ClassB *) value;
@end
@implementation ClassA
-(ClassB*) getObjB
{
return objB;
}
-(void) setObjB:(ClassB*) value
{
if (objB != value)
{
[objB release];
objB = [value retain];
}
}
在setObjB中,如果新设定的值和原值不同的话,必须要把原值对象release一次,这样才能保证retain count是正确的。
由于我们在class内部retain了一次(虽然是默认实现的),所以我们要在dealloc方法中release这个成员变量。
-(void) dealloc
{
[objB release];
[super dealloc];
}
四 系统自动创建新的autorelease pool
在生成新的Run Loop的时候,系统会自动创建新的autorelease pool(非常感谢网友hhyytt和neogui的提醒)。注意,此处不同于xcode在新建项目时自动生成的代码中加入的autorelease pool,xcode生成的代码可以被删除,但系统自动创建的新的autorelease pool是无法删除的(对于无Garbage Collection的环境来说)。Objective-C没有给出实现代码,官方文档也没有说明,但我们可以通过小程序来证明。
在这个小程序中,我们先生成了一个autorelease pool,然后生成一个autorelease的ClassA的实例,再在一个新的run loop中生成一个autorelease的ClassB的对象(注意,我们并没有手动在新run loop中生成autorelease pool)。精简的示例代码如下,详细代码请见附件中的memman-run-loop-with-pool.m。
int main(int argc, char**argv)
NSLog(@"create an autorelasePool/n");
NSAutoreleasePool *pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init];
NSLog(@"create an instance of ClassA and autorelease/n");
ClassA *obj1 = [[[ClassA alloc] init] autorelease];
NSDate *now = [[NSDate alloc] init];
NSTimer *timer = [[NSTimer alloc] initWithFireDate:now
selector:@selector(createClassB)
NSRunLoop *runLoop = [NSRunLoop currentRunLoop];
[runLoop addTimer:timer forMode:NSDefaultRunLoopMode];
[runLoop run]; //在新loop中调用一函数,生成ClassB的autorelease实例
NSLog(@"releasing autorelasePool/n");
NSLog(@"autorelasePool is released/n");
create an instance of ClassA and autorelease
create an instance of ClassB and autorelease
注意在我们销毁autorelease pool之前,ClassB的autorelease实例就已经被销毁了。
int main(int argc, char**argv)
NSLog(@"No autorelasePool created/n");
NSLog(@"create an instance of ClassA/n");
ClassA *obj1 = [[ClassA alloc] init];
NSDate *now = [[NSDate alloc] init];
NSTimer *timer = [[NSTimer alloc] initWithFireDate:now
selector:@selector(createClassB)
NSRunLoop *runLoop = [NSRunLoop currentRunLoop];
[runLoop addTimer:timer forMode:NSDefaultRunLoopMode];
[runLoop run]; //在新loop中调用一函数,生成ClassB的autorelease实例
NSLog(@"Manually release the instance of ClassA/n");
create an instance of ClassB and autorelease
Manually release the instance of ClassA
在研究retain count的时候,我不建议用NSString。因为在下面的语句中,
NSString *str1 = @”constant string”;
str1的retain count是个很大的数字。Objective-C对常量字符串做了特殊处理。
当然,如果你这样创建NSString,得到的retain count依然为1
转载于:https://www.cnblogs.com/hopeanCom/archive/2012/11/20/2789569.html
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