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理解iOS的内存管理

那些经历过手工管理内存(MRC)时代的人们,一定对 iOS 开发中的内存管理记忆犹新。那个时候大约是 2010 年,国内 iOS 开发刚刚兴起,tinyfool 大叔的大名已经如雷贯耳,而我还是一个默默无闻的刚毕业的小子。那个时候的 iOS 开发过程是这样的:

我们先写好一段 iOS 的代码,然后屏住呼吸,开始运行它,不出所料,它崩溃了。在 MRC 时代,即使是最牛逼的 iOS 开发者,也不能保证一次性就写出完美的内存管理代码。于是,我们开始一步一步调试,试着打印出每个怀疑对象的引用计数(Retain Count),然后,我们小心翼翼地插入合理的 retain 和 release 代码。经过一次又一次的应用崩溃和调试,终于有一次,应用能够正常运行了!于是我们长舒一口气,露出久违的微笑。

是的,这就是那个年代的 iOS 开发者,通常情况下,我们在开发完一个功能后,需要再花好几个小时,才能把引用计数管理好。

苹果在 2011 年的时候,在 WWDC 大会上提出了自动的引用计数(ARC)。ARC 背后的原理是依赖编译器的静态分析能力,通过在编译时找出合理的插入引用计数管理代码,从而彻底解放程序员。

在 ARC 刚刚出来的时候,业界对此黑科技充满了怀疑和观望,加上现有的 MRC 代码要做迁移本来也需要额外的成本,所以 ARC 并没有被很快接受。直到 2013 年左右,苹果认为 ARC 技术足够成熟,直接将 macOS(当时叫 OS X)上的垃圾回收机制废弃,从而使得 ARC 迅速被接受。

2014 年的 WWDC 大会上,苹果推出了 Swift 语言,而该语言仍然使用 ARC 技术,作为其内存管理方式。

为什么我要提这段历史呢?就是因为现在的 iOS 开发者实在太舒服了,大部分时候,他们根本都不用关心程序的内存管理行为。但是,虽然 ARC 帮我们解决了引用计数的大部分问题,一些年轻的 iOS 开发者仍然会做不好内存管理工作。他们甚至不能理解常见的循环引用问题,而这些问题会导致内存泄漏,最终使得应用运行缓慢或者被系统终止进程。

所以,我们每一个 iOS 开发者,需要理解引用计数这种内存管理方式,只有这样,才能处理好内存管理相关的问题。

什么是引用计数

引用计数(Reference Count)是一个简单而有效的管理对象生命周期的方式。当我们创建一个新对象的时候,它的引用计数为 1,当有一个新的指针指向这个对象时,我们将其引用计数加 1,当某个指针不再指向这个对象是,我们将其引用计数减 1,当对象的引用计数变为 0 时,说明这个对象不再被任何指针指向了,这个时候我们就可以将对象销毁,回收内存。由于引用计数简单有效,除了 Objective-C 和 Swift 语言外,微软的 COM(Component Object Model )、C++11(C++11 提供了基于引用计数的智能指针 share_prt)等语言也提供了基于引用计数的内存管理方式。

理解iOS的内存管理

为了更形象一些,我们再来看一段 Objective-C 的代码。新建一个工程,因为现在默认的工程都开启了自动的引用计数 ARC(Automatic Reference Count),我们先修改工程设置,给 AppDelegate.m 加上 -fno-objc-arc 的编译参数(如下图所示),这个参数可以启用手工管理引用计数的模式。

理解iOS的内存管理

然后,我们在中输入如下代码,可以通过 Log 看到相应的引用计数的变化。

- (BOOL)application:(UIApplication *)application          didFinishLaunchingWithOptions:(NSDictionary *)launchOptions  {          NSObject *object = [[NSObject alloc] init];          NSLog(@"Reference Count = %u", [object retainCount]);      NSObject *another = [object retain];      NSLog(@"Reference Count = %u", [object retainCount]);      [another release];      NSLog(@"Reference Count = %u", [object retainCount]);      [object release];    // 到这里时,object 的内存被释放了      return YES;  }  

运行结果:

Reference Count = 1  Reference Count = 2  Reference Count = 1  

对 Linux 文件系统比较了解的同学可能发现,引用计数的这种管理方式类似于文件系统里面的硬链接。在 Linux 文件系统中,我们用 ln 命令可以创建一个硬链接(相当于我们这里的 retain),当删除一个文件时(相当于我们这里的 release),系统调用会检查文件的 link count 值,如果大于 1,则不会回收文件所占用的磁盘区域。直到最后一次删除前,系统发现 link count 值为 1,则系统才会执行直正的删除操作,把文件所占用的磁盘区域标记成未用。

我们为什么需要引用计数
(责任编辑:ioter)

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