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在 Swift 中对集合类型元素的弱引用

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萌面大道
2018.03.08 22:28* 字数 627

由于种种原因,简书等第三方平台博客不再保证能够同步更新,欢迎移步 GitHub:https://github.com/kingcos/Perspective/。谢谢!

Date Notes Swift Xcode
2018-03-15 更新部分表述,并将题目扩展至集合类型 4.1 9.2
2018-03-08 首次提交 4.1 9.2

Preface

Practice,即实践。该系列将会把网上各处的知识点进行实际的代码总结、扩展。文章将着重 Demo,非核心相关将以链接方式放置在文末。

为了方便下述 Demo,这里定义一个 Pencil 类,并会使用 func CFGetRetainCount(_ cf: CoreFoundation.CFTypeRef!) -> CFIndex 方法,即传入一个 CFTypeRef 类型的对象即可获取其引用计数。什么是 CFTypeRef?查阅官方文档即可得知 typealias CFTypeRef = AnyObject,所以 CFTypeRef 其实就是 AnyObject。而 AnyObject 又是所有类隐含遵守的协议。

class Pencil {
    var type: String
    var price: Double
    
    init(_ type: String, _ price: Double) {
        self.type = type
        self.price = price
    }
}

CFGetRetainCount(Pencil("2B", 1.0) as CFTypeRef)
// 1

let pencil2B = Pencil("2B", 1.0)
let pencilHB = Pencil("HB", 2.0)

CFGetRetainCount(pencil2B as CFTypeRef)
CFGetRetainCount(pencilHB as CFTypeRef)
// 2 2

What

在 Swift 中,当创建一个数组时,数组本身对于添加进去的对象元素默认是强引用(Strong),会使得其引用计数自增。

let pencilBox = [pencil2B, pencilHB]

CFGetRetainCount(pencil2B as CFTypeRef)
CFGetRetainCount(pencilHB as CFTypeRef)
// 3 3

那么今天的问题即是,如何使得数组本身对数组元素进行弱引用?

How

WeakBox

final class WeakBox<A: AnyObject> {
    weak var unbox: A?
    init(_ value: A) {
        unbox = value
    }
}

struct WeakArray<Element: AnyObject> {
    private var items: [WeakBox<Element>] = []
    
    init(_ elements: [Element]) {
        items = elements.map { WeakBox($0) }
    }
}

extension WeakArray: Collection {
    var startIndex: Int { return items.startIndex }
    var endIndex: Int { return items.endIndex }
    
    subscript(_ index: Int) -> Element? {
        return items[index].unbox
    }
    
    func index(after idx: Int) -> Int {
        return items.index(after: idx)
    }
}

定义好一个可以将所有类型的对象转化为弱引用的类,再通过构建好的新类型,将每个强引用元素转换为弱引用元素。利用 Extension,还可以遵守协议,扩展一些集合方法。

let weakPencilBox1 = WeakArray([pencil2B, pencilHB])

CFGetRetainCount(pencil2B as CFTypeRef)
CFGetRetainCount(pencilHB as CFTypeRef)
// 3 3

let firstElement = weakPencilBox1.filter { $0 != nil }.first
firstElement!!.type
// 2B

CFGetRetainCount(pencil2B as CFTypeRef)
CFGetRetainCount(pencilHB as CFTypeRef)
// 4 3 Note: 这里的 4 是因为 firstElement 持有(Retain)了 pencil2B,导致其引用计数增 1

NSPointerArray

let weakPencilBox2 = NSPointerArray.weakObjects()

let pencil2BPoiter = Unmanaged.passUnretained(pencil2B).toOpaque()
let pencilHBPoiter = Unmanaged.passUnretained(pencilHB).toOpaque()

CFGetRetainCount(pencil2B as CFTypeRef)
CFGetRetainCount(pencilHB as CFTypeRef)
// 4 3

weakPencilBox2.addPointer(pencil2BPoiter)
weakPencilBox2.addPointer(pencilHBPoiter)

CFGetRetainCount(pencil2B as CFTypeRef)
CFGetRetainCount(pencilHB as CFTypeRef)
// 4 3

A collection similar to an array, but with a broader range of available memory semantics.

Apple Documentation

NSPointerArray 比普通的 NSArray 多了一层内存语义。可以更方便的控制其中元素的引用关系,但少了 Swift 中着重强调的类型安全,所以更推荐第一种做法。

Extension

其实不只是数组,集合类型的数据结构对其中的元素默认均是强引用。所以为了更加方便地自定义内存管理方式,Objective-C/Swift 中均有普通类型的对应。但在目前的 Swift 中,NSHashTableNSMapTable 均需要指定类型,更加的类型安全(在网上的过时资料中可以看出,之前的 Swift 也没有规定需指定类型),而在 Objective-C 中只要满足 id 类型即可。

  • NSHashTable:
// NSHashTable - NSSet
let weakPencilSet = NSHashTable<Pencil>(options: .weakMemory)

weakPencilSet.add(pencil2B)
weakPencilSet.add(pencilHB)
  • NSMapTable:
// NSMapTable - NSDictionary
class Eraser {
    var type: String
    
    init(_ type: String) {
        self.type = type
    }
}

let weakPencilDict = NSMapTable<Eraser, Pencil>(keyOptions: .strongMemory, valueOptions: .weakMemory)
let paintingEraser = Eraser("Painting")

weakPencilDict.setObject(pencil2B, forKey: paintingEraser)
  • Objective-C:
NSHashTable *set = [NSHashTable hashTableWithOptions:NSPointerFunctionsWeakMemory];
[set addObject:@"Test"];
[set addObject:@12];

Reference

[Swift]
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