iOS内存管理
iOS内存管理
主要参考资料：《Effective Objective-C 2.0》，《Objective-C高级编程 iOS与OS X多线程和内存管理》
在学习内存管理的时候，查阅了不少资料，零零散散的记录在有道云笔记中，在这里总结提炼一下，希望在方便自己查看的同时能帮助到大家。
1.引用计数
在引用计数架构下，每个对象都有个可以递增或递减的计数器，用以表示当前有多少个事物想令此对象继续存活下去。这在OC中叫做“保留计数（retain count）”，不过也可以叫做“引用计数”。如果想使某个对象继续存活，那就递增其引用计数；用完了之后，就递减其引用计数。计数变为0，就表示没人关注此对象了，于是就可以把它销毁。
MRC：在手动引用计数模式下，NSObject协议声明了下面三个方法用于操作计数器，retain，release，autorelease。
- (instancetype)retain OBJC_ARC_UNAVAILABLE;
- (oneway void)release OBJC_ARC_UNAVAILABLE;
- (instancetype)autorelease OBJC_ARC_UNAVAILABLE;
ARC：苹果的官方说明：
在OC中采用ARC机制，让编译器来进行内存管理。在新一代Apple LLVM编译器中设置ARC为有效状态，就无需再次键入retain或release代码，这在降低程序崩溃、内存泄露等风险的同时，很大程度上减少了开发程序的工作量。编译器完全清楚目标对象，并能立即释放那些不再被使用的对象。如此一来，应用程序将具有可预测性，且能流畅运行，速度也将大幅提升。
虽然现在项目中推荐使用ARC，但是理解MRC是非常有用的。
2. 引用计数式内存管理的思考方式
让我们先忽略ARC，来考虑引用计数式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该对象
- 非自己持有的对象无法释放
2.1 自己生产的对象，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自己持有：
- alloc
- new
- copy
- mutableCopy
在OC中方法名能体现出内存管理语义，以上面这4个名称开头的方法名表示“生成的对象自己持有”，也可以说成“生成的对象归调用者所有”。“生成的对象自己持有”意味着：调用上述四种方法的那段代码要负责释放方法所返回的对象。
{
//调用[[NSObject alloc]init]方法会在堆上产生一个对象，并且没有被release和autorelease。这个堆上的对象目前的引用计数为1
//把这个对象的指针赋值给obj。赋值不会导致引用计数的变化，相当于通过obj可以拿到这个堆上的对象使用了。
id obj = [[NSObject alloc]init];
//这个代码段快要结束了，把这个堆上的对象释放掉，不然会产生内存泄漏。
[obj release];
}2.2 非自己生成的对象，自己也能持有
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所有者。
//取得非自己生产并持有的对象
//调用[NSMutableArray array]方法，会在堆上产生一个对象，这个对象被调用了autorelease方法，它会再下一次运行循环的时候被release。可以把这个对象想象成引用计数为0的对象（虽然是过一段时间才变为0），只有retain一下，才能持有这个对象。
id obj = [NSMutableArray array];
//取得的对象存在，但自己不持有对象
//NSMutableArray对象被赋给变量obj，但变量obj自己并不持有该对象。使用retain方法可以持有对象。
//取得非自己生产并持有的对象
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/muableCopy方法生成并持有的对象一样，成为了自己所持有的。
2.3 不再需要自己持有的对象时释放该对象
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。
//自己生产并持有对象
id obj = [[NSObject alloc]init];
//自己持有对象
[obj release];
//释放对象，指向对象的指针仍然被保留在变量obj中，貌似能够访问，但对象一经释放绝对不可访问。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。
用alloc/new/copy/mutableCopy方法生产并持有的对象，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。
如果要用某个方法生成对象，并将其返还给该方法的调用方，那么它的源代码又是怎样的呢？
- （id）allocObject
{
//自己生成并持有对象
id obj = [[NSObject alloc]init];
//自己持有对象
return obj;
}如上例所示，原封不动地返回用alloc方法生成并持有的对象，就能让调用方也持有该对象，请注意allocObject是符合命名规则的。
allocObject名称符合前文的命名规则，因此它与用alloc方法生成并持有的对象的情况完全相同，所以使用allocObject方法也就意味着“自己生成并持有对象”。
那么，调用[NSMutableArray array]方法使取得的对象存在，但自己不持有对象，又是如何实现的呢？根据命名规则，不能使用以alloc/new/copy/mutableCopy开头的方法名，因此使用object这个方法名。
-(id)object
{
id obj = [[NSObject alloc]init];
//自己持有对象
[obj autorelease];
//取得的对象存在，但自己不持有对象
return obj；
}上例中我们使用了autorelease方法。使用该方法，可以使取得的对象存在，但自己不持有对象。autorelease提供这样的功能，使对象在超出指定的生存范围时能够自动并正确地释放（调用release方法）。
autorelease是把对象注册到自动释放池，等pool结束时自动调用release方法。
使用NSMutableArray类的array类方法等可以取得谁都不持有的对象，这些方法都是通过autorelease而实现的。此外，根据命名规则，这些用来取得谁都不持有的对象的方法名不能以alloc/new/copy/mutableCopy开头，这点需要注意。
id obj1 = [obj0 object];
//取得的对象存在，但自己不持有
//当然，也能通过retain方法将调用autorelease方法取得的对象变为自己持有。id obj1 = [obj0 object];
//取得的对象存在，但自己不持有
[obj1 retain];
//通过retain使得自己持有对象2.4 非自己持有的对象无法释放
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，所以在不需要该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就会造成崩溃。
//自己生成并持有对象
id obj = [[NSObject alloc]init];
//自己持有对象
[obj release];
//对象已释放
[obj release];
//释放之后再次释放已非自己持有的对象，应用崩溃或者在“取得的对象存在，但自己不持有对象”时释放
id obj1 = [obj0 object];
//取得的对象存在，但自己不持有对象
[obj1 release];
//释放了非自己持有的对象，这肯定会导致应用程序崩溃帮助理解：
使用与持有是两回事。你可以使用这个对象，但是你并不是它的所有者。比如有个对象的所有者已经对它进行了autorelease，你可以使用这个对象，但是除非你进行了retain，否则你不是它的所有者。
从所有权的角度考虑内存管理问题，就能很容易解释为什么需要在description方法中向返回的NSString对象发送autorelease消息：
因为该只是创建了一个NSString对象，但是并不想拥有该对象。创建NSString的对象只是为了返回一个结果，将NSString对象“交出去”而已。交出去后，别人爱拥有就拥有，不爱拥有就算了。
3. ARC
实际上“引用计数式类存管理”的本质部分在ARC中并没有改变。就像“自动引用计数”这个名称表示的那样，ARC只是自动地帮助我们处理“引用计数”的相关部分。在编译单位上，可设置ARC有效或无效，这一点便能佐证上述结论。比如对每个文件可选择使用或不使用ARC。
上述的内存管理思考方式在ARC中依然有效，只是在源代码的的书写上有些不同。到底有什么样的变化呢？首先要理解ARC中追加的所有权声明。
3.1所有权修饰符
OC编程中为了处理对象，可将变量类型定义为id类型或各种对象类型。
所谓对象类型就是指向NSObject这样的OC类的指针，例如NSObject*。id类型用于隐藏对象类型的类名部分，相当于C语言中常用的“ void* ”。
ARC有效时，id类型和对象类型同C语言其他类型不同，其类型上必须附加所有权修饰符。所有权修饰符一共有4种。
- __strong
- __weak
- __unsafe_unretained
- __autoreleasing
3.1.1 __strong修饰符
__strong修饰符是id类型和对象类型默认的所有权修饰符。
id obj = [[NSObject alloc]init];
该obj变量实际上被附加了__strong所有权。相当于：
id __strong obj = [[NSObject alloc]init]; 再看如下的代码段：
{
//ARC
id __strong obj = [[NSObject alloc]init];
}此源代码明确指定了C语言的变量的作用域。ARC无效时，该源代码可记述如下：
//ARC无效
{
id obj = [[NSObject alloc]init];
[obj release];
}如此源代码所示，附有__strong修饰符的变量obj在超出其变量作用域时，即在该变量被废弃时，会释放其被赋予的对象。
如strong这个名称所示，__strong修饰符表示对对象的“强引用”。持有强引用的变量在超出其作用域时被废弃，随着强引用的失效，引用的对象会随之释放。
3.1.2 __weak修饰符
有些时候会出现循环引用的问题：
{
Dog* dog1 = [[Dog alloc]init];//狗对象;dog1持有狗对象的强引用
Cat* cat1 = [[Cat alloc]init];//猫对象;cat1持有猫对象的强引用
[dog1 setObj:cat1];//狗对象里的成员变量obj_持有猫对象的强引用
[cat1 setObj:dog1];//猫对象里的成员变量obj_持有狗对象的强引用
//现在狗对象的持有者是dog1、猫对象的成员变量obj
//现在猫对象的持有者是cat1、狗对象的成员变量obj
}
//因为dog1，cat1超出作用域，强引用失效，所以自动释放狗对象和猫对象，引用计数从2变为1
//此时两个对象中的成员互相引用两个对象，发生内存泄露像下面这种情况，虽然只有一个对象，但在该对象持有其自身时，也会发生循环引用（自引用）。
id test = [[Test alloc]init];
[test setObject:test];使用__weak修饰符可以避免循环引用。弱引用不能持有对象，对对象的引用计数没有影响。还是那句话，可以使用但不持有，持有者把它release了，你就不能使用了。把之前的成员变量的修饰符改成__weak即可解决循环引用问题。
__weak修饰符还有另一个优点。在持有某对象的弱引用时，若该对象被废弃，则此弱引用将自动失效且被赋值为nil。通过检查附有__weak修饰符的变量是否为nil，可以判断被赋值的对象是否已废弃。
3.1.3 __unsafe_unretained修饰符
附有_unsafe_unretained修饰符的变量同附有__weak修饰符的变量一样，因为自己生成并持有的对象不能继续为自己所有，所以生成的对象会立即被释放。到这里，__unsafe_unretained修饰符和__weak修饰符是一样的。
__unsafe_unretained修饰的变量与__weak有点区别是：在对象被废弃时，不会被赋值为nil。
3.1.4 __autorelease修饰符
用附有__autoreleasing修饰符的变量替代autorelease方法。
前面说到，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所有者。
我们自己编写不以这些开头的方法时，编译器会按照规则帮我们在要返回的对象上调用autorelease方法。
有种情况：
比如NSData中的一个方法：
- (BOOL)writeToFile:(NSString *)path options:(NSDataWritingOptions)writeOptionsMask error:(NSError **)errorPtr;我们需要声明一个NSError *error；然后把&error传入方法中。
这里的(NSError **)errorPtr，其实等同于
(NSError * __autoreleasing *)errorPtr这样就会把*error加入到自动释放池中。之所以这样做，是为了符合内存管理的思考方式，作为alloc/new/copy/mutableCopy方法返回值取得的对象是自己生成并持有的，其他情况下便是取得非自己生成的对象。因此，使用附有__autoreleasing修饰符的变量作为对象取得参数，与除alloc/new/copy/mutableCopy外其他方法的返回值取得的对象完全一样，都会注册到autoreleasepool，并取得非自己生成并持有的对象。