iOS 内存管理

1. 引用计数

iOS 的引用计数就类似于下图中进出办公室的开关灯流程。当一个人A进入前，办公室的引用数为0，进入后需要照明，因此开灯，引用数为1，B进入后，引用数为2，C 进入后引用数为3，以此类推。A 离开时，引用数-1，当最后一个人离开办公室时，引用数为0，不再需要照明，因此关灯。

对应到 OC 对象的动作时，开灯=生成对象（alloc\new\copy\mutableCopy），需要照明=持有对象(retain)，不需要照明=释放对象(release)，关灯=废弃对象(dealloc)。

1.1 内存管理的原则

• 自己生成的对象，自己持有
• 也可持有非自己生成的对象
• 释放不再需要自己持有的对象
• 非自己持有的对象无法释放

注意这些原则里的一些关键词与方法的对应关系:
『生成』- alloc\new\copy\mutableCopy
『持有』- retain
『释放』- release
『废弃』- dealloc

下面分别来解释一下，这四条原则的含义：

1.1.1 自己生成的对象，自己持有

id obj = [[NSObject alloc] init]; id obj = [NSObject new]; id obj = [NSObject copy]; id obj = [NSObject mutableCopy]; // 注意 alloc\new\copy\mutableCopy 开头的驼峰式方法名，也生成并持有对象 id obj = [MyObject allocMyObj]; id obj = [MyObject newThatObj]; id obj = [MyObject copyThis]; id obj = [MyObject mutableCopyThat];

注意
alloc\new\copy\mutableCopy 开头非驼峰式命名的方法不适用上述规则。例如：allocate\newer\copying\mutableCopyed。

1.1.2 非自己生成的对象，也可持有

id obj = [NSMutableArray array];

obj是非『alloc\new\copy\mutableCopy』或以其开头的驼峰式命名方法创建，因此属于非自己生成的对象。如何持有对象呢？用 retain 啊~

id obj = [NSMutableArray array];
[obj retain];

1.1.3 释放不再需要自己持有的对象

用alloc\new\copy\mutableCopy』或以其开头的驼峰式命名方法生成并持有的对象，在不再需要的时候，要用 release 方法释放。

id obj = [[NSMutableArray alloc] init]; // do Something... [obj release];

id obj = [NSMutableArray array];
[obj retain]; // do Something... [obj release];

1.1.4 非自己持有的对象无法释放

释放非自己持有的对象时，会发生崩溃，例如

1）同一个对象被多次释放：

id obj = [[NSMutableArray alloc] init];
[obj release];
[obj release];

2）释放非自己持有的对象：

id obj = [obj0 object]; [obj release]; // obj 既不是 alloc\new\copy\mutableCopy 出来的，也没有 retain，因此没有被持有，不可以被释放

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2. autorelease

有一个跟 release 类似的关键词autorelease，看这样一段代码：

- (id)object { id obj = [[NSMutableArray alloc] init];
  [obj autorelease]; return obj;
}

obj 对象在什么时候被释放呢？与 release 的区别是什么？

对象被 release 时，引用计数-1，当引用计数为0时，该对象被立即释放。而对象被 autorelease 时，引用计数不变，该对象被注册到自动释放池中，在一个运行周期结束时，自动释放池被倾倒（池中注册的对象被 release）。

autorelease 类似 C 语言中的局部变量的特性，局部变量超过其作用域时会被自动废弃，autorelease 对待对象实例与之类似。当超出 autorelease 的作用域时，对象实例的 release 方法被调用。与 C 语言局部变量不同的是，autorelease 可以设置其作用域。

for(int i = 0;i  < 10000; i ++){
  @autoreleasepool { // 在一个 runloop 周期内产生大量对象的代码 }
}

除了上述场景，总结一下需要显式调用 autoreleasepool 的情况：

显式使用@autoreleasepool：

• autorelease 机制基于 UI framework，因此写 非UI framework的程序时，需要自己管理对象生存周期。

• autorelease 触发时机发生在下一次runloop的时候。因此如何在一个大的循环里不断创建autorelease对象，那么这些对象在下一次runloop回来之前将没有机会被释放，可能会耗尽内存。这种情况下，可以在循环内部显式使用@autoreleasepool {}将autorelease 对象释放。

for (item in BigSet){ @autoreleasepool { //create large mem objects  }
}

• 自己创建的线程。Cocoa的应用都会维护自己autoreleasepool。因此，代码里spawn的线程，需要显式添加autoreleasepool。

• 很长的函数、很多中间变量时。
  正常情况下，你创建的变量会在超出其作用域的时候被释放掉。
  而如果函数写的很长，在函数运行过程中出现很多中间变量，占据了大量的内存，怎么办？
  用@autoreleasepool。
  在@autoreleasepool中创建的变量，会在@autoreleasepool结束的时候执行一次release，进行释放。其实@autoreleasepool就相当于一层作用域。

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3. ARC的规则

ARC 是从 iOS5出现的编译器新特性，对引用采取自动计数，不再需要手动的对对象进行 retain 和 release，编译器代替我们来做这件事了。

可以通过设置配置文件，在同一个项目中既有 ARC 也有 MRC（例如受老项目或老第三方库影响，需要在 ARC 项目中加入 MRC 的类）。

• 在 ARC 项目中用到 MRC：在targets的build phases选项下Compile Sources下选择要不使用arc编译的文件，双击，输入 -fno-objc-arc ; 　　
• 在 MRC 中用到 ARC：同上步骤，选择要使用arc编译的文件，双击，输入 -fobjc-arc ;

3.1 所有权修饰符

ARC 同 MRC 一样，仍使用引用计数，仍适用1.1中内存管理的4条原则。ARC为何能自动释放呢？关键因素就是—— ARC 中增加了4种所有权修饰符:

• __strong
• __weak
• __unsafe_unretained
• __autoreleasing

其中，__strong__weak__autoreleasing对修饰的局部变量初始化为 nil。

以下着重介绍常用的__strong__weak修饰符.

3.1.1 __strong

__strong 是 id 类型、对象类型的默认所有权修饰符，在 ARC 有效时不需要显式写出，如以下两行代码在 ARC 下是相同的：

id obj = [[NSObject alloc] init]; id __strong obj = [[NSObject alloc] init];

__strong 修饰符表示对对象强引用，在超过作用域时废弃，释放所引用的对象及其成员。相当于 MRC 中对该对象调用 release 方法。

__strong在 ARC中是如何实现 MRC的功能的？
对比 MRC，MRC 通过手动写[obj release]来释放自己创建并持有的内存；

ARC 通过增加所有权修饰符这个概念，对 id|对象类型自己创建且持有的对象默认添加__strong 修饰符，从手动写 release 语句变为通过作用域控制对象及其成员的释放。

ARC 对非自己创建但持有的对象，也通过默认添加 __strong修饰符强引用，使其持有（相当于 MRC 中 retain 语句）对象。

回顾 MRC 内存管理的4条原则：

• 自己生成的对象，自己持有
• 也可持有非自己生成的对象
• 释放不再需要自己持有的对象
• 非自己持有的对象无法释放

『自己生成的对象，自己持有』\『也可持有非自己生成的对象』，ARC 中对 id\对象类型默认添加__strong 修饰符进行强引用；『释放不再需要自己持有的对象』变量作用域结束\成员所属对象废弃\对变量赋值都可以满足这条；『非自己持有的对象无法释放』ARC 中不再需要写 release 语句，因此这条也满足。因此 ARC 也是完全遵守 MRC 内存管理的原则的。

3.1.2 __weak

为解决__strong 导致的循环引用问题，进而造成内存泄露（废弃的对象在超出其生存周期后继续存在），需要引入 _weak 修饰符，对造成循环引用的对象进行弱引用。当作用域结束时，被强引用的对象废弃，弱引用的对象自动被置为 nil。

3.1.3 __unsafe_unretained

iOS4之前用，类似__weak（iOS 5），但需要在使用被其修饰的变量时，先判断是否存在。

3.1.4 __autorelease

autorelease 修饰符同strong 一样一般不显式写出。在 MRC中，通过 NSAutoreleasePool 对象的声明和 drain 代码之间调用 autorelease 进行自动释放。在 ARC中，把需要自动释放的代码写在@autorelease{// code ...}中，当区间内非 alloc\new\copy\mutableCopy\init 的对象会被自动加入 autoreleasepool,在作用域结束的时候释放。如下图：

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5. ARC 的规则

• 不能显式使用 retain\release\retainCount\autorelease
• 不能使用 NSAllocateObject\NSDeallocateObject
• 要遵守内存管理的方法命名规则(alloc\new\copy\mutableCopy\ init)
• 不显式调用 dealloc
• 使用@autoreleasepool 替代 NSAutoreleasePool
• 不使用 NSZone
• 对象型变量不能作为 C 语言结构体成员
• 显式转换 id 和 void*

来源：简书