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iOS内存管理中引用计数的学习

2019年07月24日  | 移动技术网移动技术  | 我要评论

1.引用计数的思考方式

  • 自己生成的对象，自己持有
  • 非自己生成的对象，自己也能持有
  • 不在需要自己持有的对象时释放
  • 非自己持有的对象无法释放

2.引用计数的实现

1.alloc方法

+ alloc
+ allocwithzone:
class_creatinstance
calloc

调用alloc方法首先调用allocwithzone:类方法，然后调用class_creatinstance函数，最后调用calloc来分配内存块。

2.rataincount/retain/release 方法

- retaincount
__cfdoexternrefoperation
cfbasichashgetcountofkey
- retain
__cfdoexternrefoperation
cfbasichashaddvalue
-retaincount
__cfdoexternrefoperation
cfbasichashremovevalue //cfbasichashremovevalue 为0时，-release调用dealloc

各个方法都通过同一个__cfdoexternrefoperation函数，调用一系列名称相似的函数。并且从函数名看出苹果采用散列表（引用计数表）来管理引用计数，表键值为内存块地址的散列值。然而gnustep将引用计数保存在对象占用内存块头部的变量中（objc_layout这个结构体中）。

内存块头部管理引用计数的好处：

  • 少量代码皆可完成
  • 能够统一管理引用计数内存块与对象内存块。

引用技术表管理引用计数的好处：

1. 对象内存快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，可从各个记录追溯到各个内存块。

第二条特征在调试时很重要，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损坏，就能够确认各个内存块的地址

3.autorelease方法

nsautoreleasepool是通过以autoreleasepoolpage为结点的双向链表来实现的。autoreleasepoolpage是一个c++实现的类，类结构如图：

  • magic 用来校验 autoreleasepoolpage 的结构是否完整；
  • next 指向最新添加的 autoreleased 对象的下一个位置，初始化时指向 begin() ；
  • thread 指向当前线程；
  • parent 指向父结点，第一个结点的 parent 值为 nil ；
  • child 指向子结点，最后一个结点的 child 值为 nil ；
  • depth 代表深度，从 0 开始，往后递增 1；
  • hiwat 代表 high water mark 。

autoreleasepoolpage每个对象会开辟4096字节内存（也就是虚拟内存一页的大小），除了实例变量所占空间，剩下的空间全部用来储存autorelease对象的地址。内存结构如图：

在cocoa框架中，nsrunloop每次循环过程中nsautoreleasepool对象被生成或废弃。在大量产生autorelease对象时，只要不废弃nsautoreleasepool那么生成的对象就不能被释放，在此情况下有时会产生内存不足的现象，因此有必要适当的生成，持有和废弃nsautoreleasepool。通常在使用objective-c,无论调用哪一个对象的autorelease/retain方法，实现上都是调用nsobject类的autorelease/retain实例方法，但是对于nsautoreleasepool类，autorelease/retain实例方法已被重写，因此运行时会出错(exception)。autorelease实际上把对象的释放时机交给nsautoreleasepool管理，使用方法如下：

生成并持有nsautoreleasepool对象。

nsautoreleasepool *pool = [nsautoreleasepool alloc] init]; // 等同于 objc_autoreleasepoolpush()

调用已分配对象的autorelease实例方法。

id obj = [nsobject alloc] init];
[obj autorelease]; // 等同于 objc_autorelease()obj

废弃nsautoreleaspool对象(自动调用分配对象的release)。

[pool drain]; // 等同于 objc_autoreleasepoolpop(pool)

4.arc说明

arc(automatic reference counting)是编译阶段自动做了retain/release，原先需要手动添加处理引用计数的代码可以自动地由编译器完成。arc并不是gc，不是运行时内存管理，不会做malloc/free的工作，它只是一种代码静态分析（static analyzer）工具,同一程序中按文件单位可以选择arc有效和无效。core foundation中的malloc()或者free()等，还是需要自己手动进行内存管理。设置arc有效的编译方法如下：

  • 使用clang(llvm编译器)3.0或以上版本。
  • 指定编译器属性为”-fobjc-arc“。

3.引用计数查看

apple 提供一些方法查看对象的引用计数，但是并不能完全信任这些函数提供的引用计数值。对于已释放的对象一级不正确的对象地址，有时 也返回”1“，在多线程中，因为存在竞态条件的问题，所以取得的的数值不一定可信。

[object retaincount]; //得到object的引用计数,此方法仅仅适用于mrc
 _objc_rootretaincount(obj); //mrc和arc都适用

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