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IOS开发:Objective-C内存管理教程和原理剖析(基本原理)

时间:2015-09-02 来源:本站整理 我要评论

  此文涉及的内存管理是针对于继承于NSObject的Class。

  初学Objective-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。

 
  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。)
 
  6.1autorelease 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];
 
  6.2NSAutoreleasePool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
 
  6.3NSAutoreleasePool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)
 
  示例代码文件链接:http://files.cnblogs.com/VinceYuan/objective-c-memman.zip
 

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