OC - OC的内存管理机制

导读

一、为什么要进行内存管理
二、内存管理机制
三、内存管理原则
四、MRC手动内存管理
五、ARC自动内存管理
六、Autorelease自动释放池
参考：http://www.jianshu.com/p/7903c8283e26

一、为什么要进行内存管理

移动设备分配给每个App的内存有限，App运行中会创建大量对象， OC对象存储在堆中，系统不会自动释放堆中的内存，对象没有及时释放，就会占用大量内存，系统会发出内存警告，对应用运行造成影响。

相关概念：
内存泄露：代码块结束时其内部的所有局部变量会被回收，指向对象的指针也被回收，如果对象没有指针指向，但依然存在于内存中，造成内存泄露。
野指针错误：访问了一块坏的内存（已经被回收的，不可用的内存）。
僵尸对象：所占内存已经被回收的对象，僵尸对象不能再被使用。（打开僵尸对象检测）
空指针：没有指向任何东西的指针(存储的东西是0、null、 nil)，给空指针发送消息不会报错。

二、内存管理机制

在C#中都有GC在自动管理内存，但是在OC中没有垃圾回收机制，OC提供了一套机制来管理内存，即“引用计数”(retain counting)：

每一个对象都有一个引用计数(retain count)，对象被创建的时候，引用计数的值是1 当调用对象的alloc、retain、new、copy方法之后引用计数器值自动在原来的基础上加1，当调用对象的release方法之后引用计数器值减1，调用autorelease 使对象的引用计数在未来的某个时候减1，当引用计数值是0的时候，对象将被销毁。
在每个OC对象内部，都专门有4个字节的存储空间来存储引用计数器。

内存管理范围：任何继承NSObject的对象；OC中的基本类型存储在栈上，由系统进行管理。 
内存管理方法有：MRC(手动引用计数)、ARC(自动引用计数)、Autorelease(自动释放池)。

三、内存管理原则

谁创建，谁release。
如果你通过alloc、new、copy来创建了一个对象，那么你就必须调用release或者autorelease方法。不是你创建的就不用你去负责。
谁retain，谁release。
只要你调用了retain，无论这个对象时如何生成的，你都要调用release。
除了alloc、new或copy之外的方法创建的对象在内部都被声明了autorelease，如[UIButton buttonWithType:]
在一定的代码段内，对同一个对象所做的copy、alloc和retain的操作次数应当与release和 autorelease操作的次数相等。
Apple官网内存管理三定律
1. 一个对象可以有一个或多个拥有者
2. 当对象一个拥有者都没有时,就会被回收
3. 一个对象如果想保留不被回收,必须具有拥有者

四、MRC手动引用计数

在引入ARC(Automatic Reference Counting)自动引用计数机制之前，OC的内存管理需要由开发人员手动维护即MRC。
在Xcode4.2之后的版本中引入了ARC，程序编译时，Xcode可以自动为你的代码添加内存释放代码，如果编写手动释放代码Xcode会报错，因此如果使用的Xcode4.2之后的版本，必须手动关闭ARC，这样才有助于我们理解OC的内存管理机制。
为了理解OC的内存管理机制，需要在Xcode中关闭ARC：项目属性—Build Settings--搜索“garbage”找到Objective-C Automatic Reference Counting设置为No即可。

(一) Set方法的代码规范

基本数据类型：直接复制
-（void）setAge:(int)age
{
_age=age;
}
OC对象类型
-（void）setCar:(Car *)car
{
//先判断是不是新传进来的对象
If(car!=_car)
{
//对旧对象做一次release
[_car release];//若没有旧对象，则没有影响
//对新对象做一次retain
_car=[car retain];
}
}

(二) dealloc方法的代码规范

一定要[super dealloc]，而且要放到最后
对self（当前）所拥有的的其他对象做一次release操作
-（void）dealloc
{
[_car release];
[super dealloc];
}

(三) 实例代码规范

WZKPerson.h

#import 
@interface WZKPerson : NSObject
@property(nonatomic,copy)NSString *name;
@property(nonatomic,assign)NSInteger age;
@end

WZKPerson.m
#import "WZKPerson.h"
@implementation WZKPerson
-(void)dealloc
{
self.name=nil;
/*最后一定要调用父类的dealloc方法；
目的：一是父类可能有其他引用对象需要释放；二是当前对象真正的释放操作是在super的dealloc中完成的；
*/
[super dealloc];
}
@end

main.m（部分代码）
//调用alloc，引用计数＋1
WZKPerson *personTest=[[WZKPerson alloc] init];
personTest.name=@"test";
personTest.age=30;

//输出personTest对象的引用计数
NSLog(@"personTest的引用计数：%lu",[personTest retainCount]);
//输出结果：personTest的引用计数：1

//执行personTest的dealloc方法
//调用过release方法之后，personTest指向的对象就会被销毁，但是此时变量personTest中还存放着WZKPerson对象的地址
[personTest release];

//如果不设置personTest=nil，则personTest就是一个野指针，它指向的内存不属于这个程序，非常危险
personTest=nil;

//如果不设置personTest=nil，此时再调用personTest的release方法会报错
//如果设置了personTest=nil，此时personTest已经是空指针了，则oc中给空指针发送消息是不会报错的
[personTest release];

WZKPerson *personTest2=[[WZKPerson alloc] init];
personTest2.name=@"test2";
personTest2.age=30;

//输出结果：personTest的引用计数：1
NSLog(@"personTest2的引用计数：%lu",[personTest2 retainCount]);

//引用计数＋1
[personTest2 retain];
//输出结果：personTest的引用计数：2
NSLog(@"personTest2的引用计数：%lu",[personTest2 retainCount]);

//引用计数-1
[personTest2 release];
//输出结果：personTest的引用计数：1
NSLog(@"personTest2的引用计数：%lu",[personTest2 retainCount]);

//执行personTest2的dealloc方法
[personTest2 release];

personTest2=nil;

在上述代码中，可以通过dealloc方法来查看是否一个对象已经被回收，如果没有回收，则有可能造成内存泄漏。
如果一个对象被释放后，那么最后引用它的变量需要手动设置为nil，否则可能造成野指针错误。

五、ARC内存管理机制

(一) ARC的判断准则

只要没有强指针指向，对象就会被释放。

(二) 指针分类

强指针：默认的情况下，所有的指针都是强指针，关键字strong
弱指针：_ _weak关键字修饰的指针

声明一个弱指针如下：
_ _weak Person *p;
//ARC中，只要弱指针指向的对象不在了，就直接把弱指针做清空操作。
_ _weak Person *p=[[Person alloc] init];
//不合理，对象一创建出来就被释放掉，对象释放掉后，ARC把指针自动清零。
ARC中在property处不再使用retain，而是使用strong，在dealloc中不需要再[super dealloc]
@property（nonatomic,strong）Dog *dog;
// 意味着生成的成员变量dog是一个强指针，相当于以前的retain。
//如果换成是弱指针，则换成weak，不需要加 _。

(三) ARC的特点总结

不允许调用release、retain、retainCount

允许重写dealloc，但是不允许调用[super dealloc]
@property的参数：

 Strong：相当于原来的retain（适用于OC对象类型），成员变量是强指针
Weak：相当于原来的assign(适用于oc对象类型)，成员变量是弱指针
Assign：适用于非OC对象类型（基础类型）

(四) 补充

让程序兼容ARC和非ARC部分。转变为非ARC -fno-objc-arc 转变为ARC的， -f-objc-arc 。

ARC也需要考虑循环引用问题：一端使用retain，另一端使用assign。
提示：字符串是特殊的对象，但不需要使用release手动释放，这种字符串对象默认就是autorelease的，不用额外的去管内存。

六、 Autorelease自动释放池

在OC中存在着一种内存自动释放机制叫做自动释放池（或自动引用计数），但是与C#不同的是，这仅仅是一种半自动的机制，有些操作还是需要进行手动设置。

(一) 下面通过代码来了解一下自动释放池

WZKPerson.h
//构造函数
-(WZKPerson *)initWithName:(NSString *)name age:(NSInteger)age;
//获取对象的类方法
+(WZKPerson *)personWithName:(NSString *)name;

WZKPerson.m
-(WZKPerson *)initWithName:(NSString *)name age:(NSInteger)age
{
self=[super init];
if (self) {
_name=[name copy];
_age=age;
}
return self;
}

+(WZKPerson *)personWithName:(NSString *)name
{
    //这里调用了autorelease
    //OC类库中的类方法一般都不需要手动释放，内部已经调用了autorelease方法；
    WZKPerson *person=[[[WZKPerson alloc] init] autorelease];
    return person;
}

main.m（部分代码）
int main(int argc, const char * argv[]) {
@autoreleasepool {
WZKPerson *person1=[[WZKPerson alloc] init];
//调用autorelease方法，后面就不需要手动调用release方法了
[person1 autorelease];
//由于autorelease是延迟释放（延迟到自动释放池销毁），

  //所以这里仍然可以使用person1对象
  person1.name=@"Kevin";

  //调用autorelease方法
  WZKPerson *person2=[[[WZKPerson alloc] initWithName:@"Kevin" age:27] autorelease];

  //内部已经调用了autorelease，所以不需要手动释放
  //另外由于内存管理原则，在外部不使用alloc、new、copy操作，
  //就不需要调用release或autorelease，所以这个操作是放到类方法内部进行完成
  WZKPerson *person3=[WZKPerson personWithName:@"Kevin"];
    }
    return 0;
}

(二) 自动内存释放总结

1. 基本用法

自动内存释放使用@autoreleasepool关键字声明一个代码块，如果一个对象在初始化时调用了autorelease方法，会将这个对象放到位于栈顶的释放池中。

当代码块执行完之后即当自动释放池被销毁时，在块中调用过autorelease方法的对象都会自动调用一次release方法，但是不一定能够销毁对象，例如：当对象引用计数器值大于1时，该对象就无法销毁。
OC中类库的类方法一般都不需要手动释放，因为内部已经调用了autorelease方法。

2. 好处

不需要再关心对象释放的时间
不需要再关心什么时候调用release

3. 使用注意

由于自动释放池最后统一销毁对象，因此如果一个操作比较占用内存，最好不要放到自动释放池或者放到多个自动释放池；应该使用release来精确控制
占用内存较小的对象使用autorelease，没有太大的影响。
autorelease方法不会改变对象的引用计数器（销毁时影响），只是将这个对象放到自动释放池中；
系统自带的方法中，如果不包含alloc、 new 、copy等，则这些方法返回的对象都是autorelease的，如[NSDate date]。
开发中经常会写一些类方法来快速创建一个autorelease对象，创建对象时不要直接使用类名，而是使用self。

4. 错误写法

连续调用多次autorelease，释放池销毁时执行两次release(-1吗？)
Alloc之后调用了autorelease，之后又调用了release。