《Objective-C高级编程》自动引用计数

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1.1 什么是自动引用计数

自动引用计数(ARC)是指内存管理中对引用采取自动计数的计数。

在LLVM编译器中设置ARC为有效状态,就无需再次键入retain或者release代码。

换言之,若满足以下条件,就无需手工输入retain和relese代码了。

  • 使用Xcode4.2或以上版本
  • 使用LLVM编译器3.0或以上版本
  • 编译器选项中设置ARC为有效
1.2 内存管理 / 引用计数
1.2.1 概要

Objective-C中的内存管理,也就是引用计数

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 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/copy/mytableCopy等方法
持有对象 retain方法
释放对象 release方法
废弃对象 dealloc方法

这些有关Objective-C内存管理的方法,实际上不包括在该语言中,而是包括在Cocoa框架中用于OS X,iOS应用开发。Cocoa框架中Foundation框架类库的NSObject类担负内存管理的职责。Objective-C内存管理中的alloc/retain/release/dealloc方法分别指代NSObjective类的alloc类方法,retain实例方法,release实例方法和dealloc实例方法。

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自己生成的对象,自己所持有

使用以下名称开头的方法名意味着自己生成的对象只有自己持有

  • alloc
  • new
  • copy
  • mutableCopy
非自己生成的对象,自己也能持有

用上述项目之外的方法取得的对象,即用alloc/new/copy/mutableCopy以外的方法取得的对象,因为非自己生成并持有,所以自己不是该对象的持有者。

以NSMutableArray类的array类方法为例

id obj = [NSMutableArray array];  // 取得的对象存在,但自己不持有对象
[obj retain];  // 自己持有对象

通过retain方法,非自己生成的对象跟用alloc/new/copy/mutableCopy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。释放使用release方法。

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

如此,用alloc方法由自己生成并持有的对象就通过release方法释放了。自己生成而非自己所持有的对象,若用retain方法变为自己持有,也同样可以用release方法释放。

用alloc/new/copy/mutableCopy方法生成并持有的对象,或者用retain方法持有的对象,一旦不再需要,务必要用release方法进行释放。

无法释放非自己持有的对象

对于用alloc/new/copy/mutableCopy方法生成并持有的对象,或是用retain方法持有的对象,由于持有者是自己,所以在不需要改对象时需要将其释放。而由此以外所得到的对象绝对不能释放。倘若在应用程序中释放了非自己所持有的对象,会造成奔溃。

奔溃情况

  • 再度废弃已经废弃了的对象时奔溃
  • 访问已经废弃的对象时奔溃
  • 释放了非自己持有的对象
1.2.3 alloc/retain/release/dealloc实现

总结如下

  • 在Objective-C的对象中存有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

GNUstep将引用计数保持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。
<1>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与对象用内存块。
    <2>通过引用计数表管理引用计数的好处
  • 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,可以从各个记录追溯到各对象的内存块。
1.2.5 autorelease

故名思议,autorelease就是自动释放。这看上去很像ARC,但实际上它更类似于C语言中自动变量(局部变量)的特性。

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autolease实例方法。
(3)废弃NSAutoreleasePool对象。

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NSAutoreleasePool对象的生存周期相当于C语言变量的作用域。对于所有调用过autolease实例方法的对象,在废弃NSAutoleasePool对象时,都将调用release实例方法。

尽管如此,但在大量产生autolease的对象时,只要不废弃NSAutoleasePool对象,那么生成的对象不能被释放,因此有时会产生内存不足的现象。
典型的例子是度日大量图像的同时改变其尺寸。图像文件读入NSData对象,并从中生成UIImage对象,改变该对象尺寸后生成新的UIImage对象。这种情况下,就会大量产生autolease的对象。

1.2.6 autorelease实现
专栏- 提高调用Objective-C方法的速度

GNUstep中的autorelease实际上是用一种特殊的方法来实现的。这种方法能够高效地运行OS X,iOS用应用程序中频繁调用的autorelease方法,它被称为"IMP Caching"。在进行方法调用时,为了解决类名/方法名以及取得方法运行时的函数指针,要在框架初始化时对其结果进行缓存。

1.2.7 苹果的实现

专栏 autorelease NSAutoreleasePool 对象
如果autorelease NSAutoreleasePool对象会如何?
NSAutoreleasePool *pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init];> [pool autolease];
回答:发生异常,奔溃
解释:通常在使用Objective-C,也就是Foundation框架时,无论调用哪一个对象的autorelease实例方法,实际上是调用NSObject类的autorelease实例方法。但是对于NSAutoreleasePool类,autorelease实例方法已经被该类重载,因此运行时会出错。

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