《Objective-C高级编程》自动引用计数 阅读笔记系列

前言

放假前从图书馆借了几本技术书，Objective-C高级编程是其中的一本，在豆瓣里评价挺高的，有8.2。虽然现在iOS的绝大多数项目基本上都是ARC的了，但是深入了解下苹果的引用计数式内存管理的思考方式总是好的。认真地看完了第一章自动引用计数，像这种深入底层、源代码讲解知识点的方式很棒，但是这排版真的很糟糕，经常得对一个知识点看个好几遍才弄懂在讲什么。另外，中文博大精深，要是在阅读的过程中，遇到长句时，如果没正确断好语句，可能句子的意思会千差万别（ps：古时候，文言文似乎是没有句号等符号的，感谢发明符号的人，要不然现在的中文更难理解千万倍）。本着把书读薄的精神，试着做了下阅读笔记，大多数都是摘抄自书籍。

1.1 自动引用计数（ARC,Automatic Reference Counting）

概念：指内存管理中对引用采取自动计数的技术。
关键点：在LLVM编译器中设置ARC为有效状态，就无需再次键入retain或者是release代码。

1.2 内存管理/引用计数

1.2.1 通过办公室照明形象地解释内存管理，

表1 对办公室照明设备所做的动作和对Objective-C的对象所做的动作

对办公室照明设备所做的动作	对Objective-C的对象所做的动作
开灯	生成对象
需要照明	持有对象
不需要照明	释放对象
关灯	废弃对象

由此，可以推出引用计数的内存管理

1.2.2 内存管理的思考方式

• 自己生成的对象，自己所持有
• 非自己生成的对象，自己也能持有
• 不再需要自己持有的对象时释放
• 非自己持有的对象无法释放

表2 对象操作与Objective-C方法的对应

对象操作	Objective-C方法
生成并持有对象	alloc/new/copy/mutableCopy等方法
持有对象	retain方法
释放对象	release方法
废弃对象	dealloc方法

有关Objective-C内存管理的方法并不包含在Objective-C语言中，而是在包含在Cocoa框架中。如下：

*** 自己生成的对象，自己所持有 ***
使用以下名称开头的方法意味着自己生成的对象只有自己持有：

• alloc
• new
• copy
• mutableCopy

注意：下列几个方法，并不是同一类别的方法：

• allocate
• newer
• copying
• mutableCopyed

*** 非自己生成的对象，自己也能持有 ***
用alloc/new/copy/mutableCoy以外的方法取得对象，因为非自己生成并持有，所以自己不是该对象的持有者。但是通过retain方法，非自己生成的对象跟用alloc/new/copy/mutableCoy方法生成并持有的对象一样，成为了自己所持有的。

*** 不再需要自己持有的对象时释放 ***

• 自己持有的对象，一旦不再需要，持有者有义务释放该对象，务必使用release方法释放。
• 使用autorelease方法，可以使取得的对象存在，但自己不持有对象
• 用来取得谁都不持有的对象的方法名不能以alloc/new/copy/mutableCopy开头
• 通过retain方法也能将调用autorelease方法取得的对象变为自己持有

注意：autorelease的功能

 

*** 非自己持有的对象无法释放 ***
释放非自己持有的对象会造成程序崩溃。
相关案例：

• 自己生成并持有对象后，在释放完不再需要的对象之后再次释放
• 在“取得的对象存在，但自己不持有对象”时释放

1.2.3 alloc/retain/release/dealloc实现

借助开源软件GNUstep的源代码中alloc/retain/release/dealloc的实现来理解苹果的Cocoa实现。
总结如下：

• 在Objective-C的对象中存在引用计数这一整数值
• 调用alloc或是retain方法后，引用计数值加1
• 调用release方法后，引用计数值减1
• 引用计数值为0时，调用dealloc方法废弃对象

1.2.4 苹果的实现

由于NSObject类的源代码没有公开，利用Xcode的调试器（lldb）和iOS大概追溯内存管理和引用计数的实现。
苹果的实现大概就是采用散列表（引用计数表）来管理引用计数。
如图：

GNUstep将引用计数保存在对象占用内存块头部的变量中，而苹果的实现，则是保存在引用计数表的记录中。
通过内存卡头部管理引用计数的好处如下：

• 少量代码即可完成
• 能够统一管理引用计数用内存块与对象用内存块

通过引用计数表管理引用计数的好处如下：

• 对象用内存块的分配无需考虑内存块头部
• 引用计数表各记录中存有内存块地址，可从各个记录中追溯到各对象的内存块

*** 关于苹果的实现的第2条特性在调试时有着举足轻重的作用：***

• 即使出现故障导致对象占用的内存块损坏，但只要引用计数表没有被破坏，就能够确认各内存块的位置，如下：

• 在利用工具检测内存泄露时，引用计数表的各记录也有助于检测各对象的持有者是否存在

1.2.5 autorelease

autorelease的作用：

当超出对象实例的作用域（相当于变量作用域）时，对象实例的release实例方法被调用。

autorelease的具体使用方法如下：

1. 生成并持有NSAutoreleasePool对象
2. 调用已分配对象的autorelease实例方法
3. 废弃NSAutoreleasePool对象

关键知识点：

• 在大量产生autorelease的对象时，只要不废弃NSAutoreleasePool对象，那么生成的对象就不能被释放，因此有时产生内存不足的现象。例如，读入大量图像的同时改变其尺寸。在这类情况下，有必要在适当的地方生成、持有或废弃NSAutoreleasePool对象。

• Cocoa框架中有很多类方法用于返回autorelease的对象。例如NSMutableArray类的arrayWithCapacity类方法

1.2.6 autorelease的实现

为了理解autorelease的实现，同样需要查看GNUstep的源代码。

关键知识点：

• autorelease实例方法的本质就是调用NSAutoreleasePool对象的addObject类方法
• addObject类方法调用正在使用的NSAutoreleasePool对象的addObject实例方法
• 如果嵌套生成或持有的NSAutoreleasePool对象，理所当然会使用最内侧的对象
• 如果调用NSObject类的autorelease实例方法，该对象将被追加到正在使用的NSAutoreleasePool对象中的数组中
• drain实例方法在废弃autorelease对象数组之前，会先对数组中的所有对象调用release实例方法

1.2.7 苹果的实现

通过objc4库的runtime/objc-arr.mm可以确认苹果的实现。

关键方法：

• void *objc_autoreleasePoolPush(void){}
• void objc_autoreleasePoolPop(void *ctxt){}
• void *objc_autorelease(id obj){}

另外，通过NSAutoreleasePool类中的调用用非公开类方法showPools（该类方法只能在iOS中使用）来确认已被autorelease的对象的状况。调试输出用非公开函数_objc_autoreleasePoolPrint()。该函数在检查某对象是否被自动release时非常有用。