iOS进阶(一)Block

主要介绍了C语言内存分配、block疑难点、property的深入理解,自己对这三块做了系统性的总结,希望对你有所帮助

C语言内存分配

Objective-C从名字来看就可以知道是一门超C语言,所以了解C语言的内存模型对于理解Objective-C的内存管理有很大的帮助,C语言内存模型如下:

iOS进阶(一)Block_第1张图片
内存分配

从图片中可以看出内存被分成了5个区,各个区存储的内容如下:

  • 栈区(stack):存放函数的参数值、局部变量的值等,由编译器自动分配释放,通常在函数执行结束后就释放了,其操作方式类似数据结构中的栈。栈内存分配运算内置于处理器的指令集,效率很高,但是分配的内存容量有限,比如iOS中栈区的大小是2M。
  • 堆区(heap):就是通过new、malloc、realloc分配的内存块,它们的释放编译器不去管,由我们的应用程序去释放。如果应用程序没有释放掉,操作系统会自动回收。分配方式类似于链表。
  • 静态区:全局变量和静态变量的存储是放在一块的,初始化的全局变量和静态变量在一块区域,未初始化的全局变量和未初始化的静态变量在相邻的另一块区域。程序结束后,由系统释放。
  • 常量区:用于存储常量,不允许修改
  • 代码区:用于存放函数体的二进制代码

栈区在什么时候释放呢?

- (void)print {
    int i = 10;
    int j = 20;
    NSLog(@"i+j = %d", (i+j));
}

在上面的代码中当程序执行到 } 的时候,变量i和j的作用域已经结束了,编译器就会自动释放掉i和j所占的内存,所以理解好作用域就理解了栈区的内存分配

栈区和堆区的区别主要为以下几点:

  • 对于栈来说,内存管理由编译器自动释放;对于堆来说,释放工作由程序员控制
  • 栈的空间大小比堆小很多
  • 栈是机器系统提供的数据结构,计算机会在底层提供支持,所以分配效率比堆高
  • 栈中存储的变量出了作用域就无效了,而堆由于是由程序员进行控制释放的,变量的生命周期可以延长。

参考文章:

C程序的内存管理

C/C++内存管理详解

Block

声明block属性的时候为什么用copy呢?

在说明为什么要用copy前,先思考下block是存储在栈区还是堆区呢?其实block有3种类型:

  • 全局块(_NSConcreteGlobalBlock)
  • 栈块(_NSConcreteStackBlock)
  • 堆块(_NSConcreteMallocBlock)

全局块存储在静态区(也叫全局区),相当于Object-C中的单例;栈块存储在栈区,超出作用域则马上被销毁;堆块存储在堆区中,是一个带引用计数的对象,需要自行管理其内存

怎么判断一个block所在的存储位置呢?

  • block不访问外界变量(包括栈中和堆中的变量)

    block既不在栈中,也不在堆中,此时就为全局块,ARC和MRC下都是如此

  • block访问外界变量

    MRC环境下:访问外界变量的block默认存储在栈区。

    ARC环境下:访问外界变量的block默认存放在堆中,实际上是先放在栈区,在ARC情况下自动又拷贝到堆区,自动释放

    使用copy修饰符的作用就是将block从栈区拷贝到堆区,为什么要这么做呢?我们看下Apple官方文档给出的答案:

@interface XYZObject:NSObject
 @property(copy) void(^blockProperty)(void);
@end

通过官方文档可以看出,复制到堆区的主要目的就是保存block的状态,延长其生命周期。因为block如果在栈上的话,其所属的变量作用域结束,该block就被释放掉,block中的__block变量也同时被释放掉。为了解决栈块在其变量作用域结束之后被释放掉的问题,我们就需要把block复制到堆中。

不同类型的block使用copy的效果也不太一样

block类型 存储区域 赋值效果
_NSConcreteStackBlock 从栈复制到堆
_NSConcreteGlobalBlock 静态区(全局区) 什么也不做
_NSConcreteMallocBlock 引用计数增加

加上__block之后为什么就可以修改block外面的变量了?

Demo1

- (void)testMethod{
    
    int value = 42;
    
    void (^testBlock)(void) = ^{
         NSLog(@"Integer is : %i", value);
    }
    value = 50;
    
    testBlock();
    
}

运行结果:

Integer is : 42;

为什么不是50呢? 先看下加入__Block的情况

Demo2:

- (void)testMethod{
    
   __block int value = 42;
    
    void (^testBlock)(void) = ^{
         NSLog(@"Integer is : %i", value);
    }
    value = 50;
    
    testBlock();
    
}

运行结果:

Integer is : 50;

结果分析
在Demo1中,block会把value变量复制为自己私有的const变量,也就是说block会捕获栈上的变量(或指针),将其复制为自己私有的const变量。在Demo1中,value=50的操作,block已经将其复制为自己的私有变量,所以这里的修改对block里面的value不会造成影响,没有修改到block内部的const变量

在Demo2中 value是一个局部变量,存储在栈区,给value加入__Block修饰符,所起到的作用就是只要观察到该变量被block所持有,就将该变量在栈中的内存地址拷贝到堆中,此时不管Block外部还是内部value的内存地址都是一样的,所以不管在block外部还是内部都可以修改value变量的值;、

iOS进阶(一)Block_第2张图片
__Block

Block中循环引用的问题?使用系统的Block api是否也考虑循环引用的问题?weak与strong之间的区别?

在使用block的时候,我们要特别注意循环引用的问题,先来看一下循环引用的Demo:

@interface BlockKeeper:NSObject
@propoty(nonatomic,copy) void (^block)(void);
@end

@implementation BlockKeeper
- (void)configureBlock{
    self.block= ^{
        [self doSomething];
    };
}
@end

上面代码声明了一个block属性,所以self对block有一个强引用,而在block内部又对self进行了一次强引用,这样就形成了一个封闭的环

iOS进阶(一)Block_第3张图片
strong retain cycle

这种情况下,由于其相互引用,内存不能够进行释放,就造成了内存泄漏的问题。怎么解决循环引用问题呢? 通常通过声明一个weakSelf来解决引用的问题,修改后代码如下:

- (void)configureBlock{
     __weak typeof(self) weakSelf = self;
    self.block= ^{
        [weakSelf doSomething];
    };
}

加入weakSelf之后,block对self就由强引用变成了弱引用关系,这样在属性所指的对象遭遇到摧毁时,属性也会被清空。由于是弱引用,对象所在的内存被释放,指向该内存地址的指针,也会自动至为nil。
就打破了block捕获的作用域带来的循环引用,这跟设置self.block=nil是同样的道理

在使用系统提供的block api需要考虑循环引用的问题吗?比如:

[UIView animateWithDuration:0.5 animations:^{
    [self doSomething];
}];

在这种情况下是不需要考虑循环引用的,因为这里只有block对self进行了一次强引用,属于单向的强引用,没有形成循环引用。

weak与strong有什么区别呢?先看一段代码:

- (void)configureBlock {
    __weak typeof(self) weakSelf = self;
    self.block = ^{
        [weakSelf doSomething]; // weakSelf != nil
        // preemption(抢占) weakSelf turned nil
        [weakSelf doAnotherThing];
    };
}

这段代码看起来很正常呀,但是在并发执行的时候,block的执行是可以抢占的,而且对weakSelf指针的调用时序不同可以导致不同的结果,比如在一个特定的时序下weakSelf可能会变成nil,这个时候在执行doAnotherThing就会造成程序的崩溃。为了避免出现这样的问题,采用__strong的方式来进行避免,更改后的代码如下:

- (void)configureBlock {
    __weak typeof(self) weakSelf = self;
    self.block = ^{
        __strong typeof(weakSelf) strongSelf = weakSelf;
        [strongSelf doSomething]; // strongSelf != nil
        // 在抢占的时候,strongSelf还是非nil的。
        [strongSelf doAnotherThing];
    };
}

从代码中可以看出加入__strong所起的作用就是在抢占的时候strongSelf还是非nil的,避免出现nil的情况。

总结:

  • 在block不是作为一个property的时候,可以在block里面直接使用self,比如UIView的animation动画block。

  • 当block被声明为一个property的时候,需要在block里面使用weakSelf,来解决循环引用的问题。

  • 当和并发执行相关的时候,当涉及异步的服务的时候,block可以在之后被执行,并且不会发生关于self是否存在的问题。

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