IOS 記憶體管理

小議iphone記憶體管理與屬性

 

一、前言

      對於大多數從C++或者JAVA轉過來學習Object-C（以下簡稱OC）的人來說，OC這門語言看起來非常奇怪，用起來也有點麻煩。

      OC沒有像JAVA一樣的記憶體回收機制，也就是說，OC編程需要程式員手動去管理記憶體。這就是為什麼它煩的原因，蘋果卻一直推崇開發人員在有限硬體資源內寫出最佳化的代碼，使用CPU最少，佔用記憶體最小。

 

二、基本原理

對象的建立：

      OC在建立對象時，不會直接返回該對象，而是返回一個指向對象的指標，因此出來基本類型以外，我們在OC中基本上都在使用指標。

      ClassA  *a = [[ClassA   alloc]  init];

      在[ClassA   alloc]的時候，已經發送訊息通知系統給ClassA的對象分配記憶體空間，並且返回了指向未初始化的對象的一個指標。

      未初始化的ClassA對象接手到init訊息，init返回指向已初始化後的ClassA對象的一個指標，然後將其賦值給變數a。

在建立並使用完一個對象的時候，使用者需要手動地去釋放該對象。

      [a   dealloc];

如果指標a和b同時指向堆中同一塊記憶體位址

      ClassA  *a = [[ClassA   alloc]  init];

      ClassA  *b = a;

      [a   dealloc];

當執行到第三行的時候，指標b就成了無頭指標。這是一個在C++中也是常見的錯誤，我們需要避免這類錯誤，因為無頭指標是危險的。

引用計數：

      OC在記憶體管理上採用了引用計數（retain count），在對象內部儲存一個數字，用來表示被引用的次數。init、new和copy都會讓retain count加1。當銷毀對象的時候，系統不會直接調用dealloc方法，而是先調用release，讓retain count 減1，當retain count等於0的時候，系統才會調用dealloc方法來銷毀對象。

      在指標賦值的時候，retain count 是不會自動增加的，為了避免上面所說的錯誤，我們需要在賦值的時候手動retain一次，讓retain count 增加1。

      ClassA  *a = [[ClassA   alloc]  init];  // retain count = 1

      ClassA  *b = a;

      [b   retain];  // retain count = 2

      [a   dealloc];

這樣在執行到第四行的時候，對象的retain count只是減了1，並沒有被銷毀，指標b仍然有效。

 

記憶體泄露：

      就如上面列子所示，當產生ClassA對象時，指標a擁有對該對象的訪問權。如果失去了對一個對象的訪問權，而又沒有將retain count減至0，就會造成記憶體泄露。也就是說，分配出去的記憶體無法回收。

      ClassA  *a = [[ClassA   alloc]  init];

      a  =  nil;

 

三、Autorelease Pool

      為了方便程式員管理記憶體，蘋果在OC中引入了自動釋放池(Autorelease Pool)。在遵守一些規則的情況下，可以自動釋放對象。但即使有這麼一個工具，OC的記憶體仍需要程式員時刻關注（這個自動釋放池跟JAVA的記憶體回收機制不是一回事，或者說，騎馬都追不上JAVA的機制，可能連塵都吃不到）。

      ClassA  *a = [[[ClassA   alloc]  init]  autorelease];

      //retain count = 1，但無需release

Autorelease Pool 的原理：

      autorelease pool 全名叫做NSAutoreleasePool，是OC中的一個類。autorelease pool並不是天生就有的，你需要手動的去建立它

      NSAutoreleasePool  *pool = [[NSAutoreleasePool  alloc]  init];

一般地，在建立一個iphone 項目的時候，xcode會自動地為你建立一個autorelease pool，這個pool就寫在Main函數裡面。

在NSAutoreleasePool中包含了一個 可變數組，用來儲存被聲明為autorelease的對象。當NSAutoreleasePool自身被銷毀的時候，它會遍曆這個數組，release數組中的每一個成員（注意，這裡只是release，並沒有直接銷毀對象）。若成員的retain count 大於1，那麼對象沒有被銷毀，造成記憶體泄露。

      預設的NSAutoreleasePool 只有一個，你可以在你的程式中建立NSAutoreleasePool，被標記為autorelease的對象會跟最近的NSAutoreleasePool 匹配。     NSAutoreleasePool  *pool = [[NSAutoreleasePool  alloc]  init];

      //Create some objects

      //do something…

      [pool  release];

你也可以嵌套使用NSAutoreleasePool  ，就像你嵌套使用for一樣。

      即使NSAutoreleasePool  看起來沒有手動release那麼繁瑣，但是使用NSAutoreleasePool  來管理記憶體的方法還是不推薦的。因為在一個NSAutoreleasePool  裡面，如果有大量對象被標記為autorelease，在程式啟動並執行時候，記憶體會劇增，直到NSAutoreleasePool   被銷毀的時候才會釋放。如果其中的對象足夠的多，在運行過程中你可能會收到系統的低記憶體警告，或者直接crash。

 

Autorelease Pool   擴充：

      如果你極具好奇心，把Main函數中的NSAutoreleasePool  代碼刪除掉，然後再自己的代碼中把對象聲明為autorelease，你會 發現系統並不會給你發出錯誤資訊或者警告。用記憶體偵查工具去檢測記憶體的話，你可能會驚奇的發現你的對象仍然被銷毀了。

      其實在新產生一個Run Loop的時候，系統會自動的建立一個NSAutoreleasePool  ，這個NSAutoreleasePool 無法被刪除。

 

      在做記憶體測試的時候，請不要用NSString。OC對字串作了特殊處理

      NSString  *str  =[ [NSString alloc]  stringWithString:@”123”];

在輸出str的retain count 的時候，你會發現retain count 大於1。

 

四、手動管理記憶體

      使用alloc、new、copy建立一個對象，該對象的retain count 都等於1，需要用release來釋放該對象。誰建立，誰去釋放。在這3鐘方法以外的方法建立的對象，都被系統預設的聲明為autorelease。

      ClassA  *a = [[ClassA   alloc]  init];

      ClassA  *b = a;

      [b   retain];

      //do smoething

      [b release];

      b  =  nil;

把一個指標賦值給另外一個指標的時候，a 指標所指向的對象的引用次數並沒有增加，也就是說，對象的retain count依然等於1。只有在retain了之後，retain count 才會加1。那麼，如果這時候執行[a  release]，只是a指標放棄了對對象的訪問權，對象的retain count 減1，對象沒有被銷毀。只有當b也執行了release方法之後，才會將對象銷毀掉。因此，誰retain了，誰就要release。

      在對象被銷毀之後，指標依然是存在的。所以在release了之後，最好把指標賦為空白，防止無頭指標的出現。順便一說，release一個null 指標是合法的，但是不會發生任何事情。

      如果你在一個函數中建立並返回一個對象，那麼你需要把這個對象聲明為autorelease

      (ClassA  *)Function()

      {

           ClassA *a = [[[ClassA   alloc]  init]  autorelease];

           return a;

      }

不這樣做的話，會造成記憶體泄露。

 

五、屬性與記憶體管理

      蘋果一直沒有強調的一點是，關於屬性中的retain。事實上，屬性中帶有retain的，在賦值的時候可能已經在合成的setter中retain了一次，因此，這裡也需要release。

      @property實際上是getter和setter，@synthesize是合成這2個方法。為什麼在聲明了屬性之後可以用“.”來直接調用成員變數呢？那是因為聲明屬性以後系統根據你給的屬性合成了一個set方法和一個get方法。使用“.”與屬性並沒有直接關聯，如果你不嫌麻煩，在你的程式裡面多寫一個set和get方法，你也可以使用“.”來調用變數。

      @property()，如果你裡面什麼都不寫，那麼系統會預設的把你的屬性設定為：

      @property(atomic, assign)…..

關於nonatomic：

      這個屬性沒有對應的atomic關鍵字，即使我上面是這麼寫，但atomic只是在你沒有聲明這個特性的時候系統預設，你無法主動去聲明這一特性。

      如果你的程式只有一個主線程，或者你確定你的程式不會在2個或者以上線程運作的時候訪問同一個變數，那麼你可以聲明為nonatomic。指定nonatomic特性，編譯器合成訪問器的時候不會去考慮安全執行緒問題。如果你的多個線程在同一時間會訪問到這個變數的話，可以將特性聲明為atomic(通過省略關鍵字nonatomic)。在這種特性的狀態下，編輯器在合成訪問器的時候就會在訪問器裡面加一個鎖（@synchronized），在同一時間只能有一個線程訪問該變數。

      但是使用鎖是需要付出代價的，一個聲明為atomic的屬性，在設定和擷取這個變數的時候都要比聲明為nonatomic的慢。所以如果你不打算編寫多線程代碼，最好把變數的屬性特性聲明為nonatomic。

關於assign、retain和copy：

      assign是系統預設的屬性特性，它幾乎適用於OC的所有變數類型。對於非物件類型的變數，assign是唯一可選的 特性。但是如果你在引用計數下給一個物件類型的變數聲明為assign，那麼你會在編譯的時候收到一條來自編譯器的警告。因為assign對於在引用計數下的對象特性，只建立了一個弱引用（也就是平時說的淺複製）。這樣使用變數會很危險。當你release了前一個對象的時候，被賦值的對象指標就成了無頭指標了。因此在為物件類型的變數聲明屬性的時候，盡量少（或者不要）使用assign。

      關於assign合成的setter，看起來是這樣的：

      -(void)setObjA:(ClassA  *)a

      {

           objA  =  a;

      }

 

      在深入retain之前，先把聲明為retain特性的setter寫出來：

      -(void)setObjA:(ClassA  *)a

{

           If(objA != a)

{

   [objA  release];

   objA  =  a;

   [objA  retain];  //對象的retain count 加1

}

}

明顯的，在retain的setter中，變數retain了一次，那麼，即使你在程式中

      self.objA  =  a;

唯寫了這麼一句，objA仍然需要release，才能保證對象的retain count 是正確的。但是如果你的代碼

      objA  =  a；

唯寫了這麼一句，那麼這裡只是進行了一次淺複製，對象的retain count 並沒有增加，因此這樣寫的話，你不需要在後面release objA。

      這2句話的區別是，第一句使用了編譯器產生的setter來設定objA的值，而第二句只是一個簡單的指標賦值。

 

      copy的setter看起來是這樣的:

 

      -(void)setObjA:(ClassA  *)a

{

  ClassA  * temp  =  objA;

  objA  =  [a   copyWithZone:nil];

  [temp  release];

}

複製必須通過實現copyWithZone：這個方法，因次copy這個特性只適用於擁有這個方法的類型，也就是說，必須這個類支援複製。複製是把原來的對象release掉，然後讓指標指向一個新的對象的副本。因此即使在setter裡面release了原來的對象，你仍然需要在後面release新指向的對象（副本）。

 

 

六、尾聲

      IOS開發現在唯一能用的記憶體管理方式就是引用計數，無論你喜歡還是不喜歡。在一個記憶體緊缺的機器上，你編寫程式的時候也只能步步為營，儘可能的讓你的程式騰出記憶體空間，並保證系統不會給你一個警告。即使蘋果在Mac OS X 雪豹(v10.5)系統裡面添加了另外一種記憶體管理方式(垃圾收集)，但目前不適用於IOS。

 

出處:http://www.cnblogs.com/ET-Union/archive/2011/08/17/2143774.html