自动引用计数(一)

2018-02-17 | 阅读：

什么是自动引用计数

自动引用计数 ARC (Automatic Reference Counting)是指内存管理中对引用采取自动计数的技术。既让编译器来进行内存管理。
在LLVM编译器中设置ARC为有效状态，就无需再次键入retain和release代码了。

满足以下条件就无需手工输入retain和release代码了。

Xcode4.2或以上版本
LLVM3.0或以上版本
编译器选项中设置ARC有效

内存管理/引用计数

一、概要

生成对象持有对象释放对象废弃对象

二、内存管理的思考方式

1.重要的概念
生成并持有对象 alloc/new/copy/mutableCopy等方法
持有对象 retain
释放对象 release
废弃对象 delloc

负责内存管理的类

2.思考方式

自己生成的对象，自己所持有;alloc/new/copy/mutableCopy

alloc

//生成并持有该对象
//指向 生成并持有对象的指针 被赋值给变量 obj 
id obj = [[NSObject alloc] init];

new

//生成并持有该对象
id obj = [NSObject new];

copy/mutableCopy

id obj = [NSObjce new];

//生成并持有对象的副本，mutableCopy本质相同
id obj2 = [obj copy];

非自己生成的对象，自己也能持有;retain

//取得的对象存在，但自己并不持有
id obj = [NSArray array];

//持有该对象
//通过retain方法，非自己生成的对象跟使用alloc/new/copy/mutableCopy方法生成并持有的对象一样
[obj retain];

不再需要自己持有的对象时释放；release

//生成并持有对象的指针 赋值给变量obj
id obj = [[NSObject alloc] init];

//释放持有的对象
//指向对象的指针仍然被保留在obj变量内，貌似能够访问，但一经释放绝不能访问
[obj release];

//清空
obj = nil;

//取得的对象存在，但自己并不持有
id obj = [NSArray array];

//持有该对象
[obj retain];

//释放对象
[obj release];
obj = nil;

如果要用某个方法生成对象，并返回给方法的调用方，源代码该如何实现呢？

-(id)allocObject{
    //生成并持有对象
    id object = [[NSObject alloc] init];
    return object;
}

//调用
//obj 持有对象
id obj = [self allocObject];

类似[NSArray array]方法使得对象存在，但自己不持有对象，又是如何实现的？

-(id)object{
    //生成并持有对象
    id object = [[NSObject alloc] init];
    
    //取得的对象存在，但自己并不持有
    [object autorelease];
    
    //返回
    return object;
}

//调用
id obj = [self object];

//要想持有调用retain方法
[obj retain];

release 与 autorelease 的区别

无法释放非自己持有的对象

//生成并持有对象
id obj = [[NSObject alloc] init];
//释放对象
[obj release];

//释放之后再次释放已非自己持有的对象，应用程序崩溃
//访问已经废弃的对象时也同样会崩溃
[obj release];

//取得的对象存在，但并不持有
id obj = [NSArray array];

//释放了非自己持有的对象，程序崩溃
[obj release];

三、alloc/retain/release/delloc 实现(GNUstep实现)

1.alloc实现

alloc返回对象的内存图

2.retain的实现

获取对象的retainCount

代码实现

3.release代码实现

4.delloc方法实现

实现总结：
在Object-C的对象中存有引用计数这一整数值。
调用alloc或retain方法后，引用计数加1。
调用release后，引用计数减1。
引用计数为0时，调用delloc方法废弃掉对象。

四、苹果的实现

通过引用计数表管理，该引用计数表是一个散列表，表键值是内存块地址的散列值。

GNU通过内存块头部管理引用计数的好处：
少量代码即可完成；
能够统一管理引用计数用内存块和对象用内存块；

苹果通过引用计数表管理引用计数的好处：
对象用内存块的分布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对象的内存地址。

五、autorelease

autorelease的具体使用方法如下：

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

示意图如下：

代码如下：

NSAutoreleasePool * pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init];
    
id obj = [[NSObject alloc] init];
[obj autorelease];

//等同于 [obj release];
[pool drain];               

在cocoa框架中相当于程序的主循环NSRunLoop或者在其它程序可运行的地方，对NSAutoreleasePool对象进行生成、持有、废弃处理。

六、autorelease的实现（GNUstep）

autorelease的伪代码实现

//对象调用autorelease
[obj autorelease];
-(void)autorelease{
    [NSAutoreleasePool addObject:self];
}


//NSAutoreleasePool 类内部实现
+(void)addObject:(id)anObj{
    NSAutoreleasePool * pool = 取得正在使用的NSAutoreleasePool对象；
    if (pool != nil) {
        [pool addObject:anObj];
    }else{
        NSLog(@"NSAutoreleasePool对象非存在状态下调用 autorelease");
    }
}

-(void)addObject:(id)anObj{
    NSMutableArray * array = NSAutoreleasePool对象的内部数组;
    [array addObject:anObject];
}

drain的伪代码实现

//废弃自动释放池
[pool drain];

//NSAutoreleasePool内部实现
-(void)drain{
    [self dealloc];
}

-(void)dealloc{
    [self emptyPool];
    [array release];
}

-(void)emptyPool{
    for (id obj in array) {
        [obj release];
    }
}

七、苹果的实现

苹果的实现原理与GNU类似。
在iOS中可以调用以下方法在控制台输出已被autorelease的对象的状态。

[NSAutoreleasePool showPools];

以下代码会发生异常

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

//运行时出错
//在Foundation框架时，无论调用哪个对象的 autorelease方法实际上调用的都是NSObject对象的autorelease方法。但对于NSAutoreleasePool类，autorelease方法已被该类重载，因此运行时会出错。
[pool autorelease];

行者常至，为者常成！

JHHK