【iOS面试粮食】内存管理

本文章将记录Objective-C中内存管理的相关资料，如有错误欢迎指出~

iOS的内存管理一般指的是OC对象的内存管理，因为OC对象分配在堆内存，堆内存需要程序员自己去动态分配和回收；基础数据类型(非OC对象)则分配在栈内存中，超过作用域就会由系统检测回收。如果我们在开发过程中，对内存管理得不到位，就有可能造成内存泄露。

Objective-C中提供了两种内存管理机制：MRC（MannulReference Counting）和 ARC(Automatic Reference Counting)，MRC指的是手动内存管理，在开发过程中需要开发者手动去编写内存管理的代码；ARC指的是自动内存管理，在此内存管理模式下由LLVM编译器和OC运行时库生成相应内存管理的代码。

引用计数

不管是MRC 还是 ARC ，都是通过对引用计数来进行内存管理的。

• 创建一个新对象的时候，它的引用计数为 1
• 当有一个新的指针指向这个对象时，其引用计数加 1
• 当某个指针不再指向这个对象是，其引用计数减 1，当对象的引用计数变为 0 时，说明这个对象不再被任何指针指向了，这个时候就可以将对象销毁，回收内存。

memory-ref-count.jpg

当一个对象使用完没有释放，此时其引用计数永远大于1。该对象就会一直占用其分配在堆内存的空间，就会导致内存泄露。内存泄露到一定程度有可能导致内存溢出，进而导致程序崩溃。

MRC（MannulReference Counting）

先了解下 内存管理的思想

• 自己生成的对象，自己持有。
• 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对象。
• 非自己持有的对象无法释放。

从上面的思想来看，我们对对象的操作可以分为三种：创建，持有，释放，再加上废弃，一共有四种。它们所对应的Objective-C的方法和引用计数的变化是：

对象操作	Objecctive-C方法	引用计数的变化
生成并持有对象	alloc/new/copy/mutableCopy等方法	+1
持有对象	retain方法	+1
释放对象	release方法	-1
废弃对象	dealloc方法	无

ARC (Automatic Reference Counting)

在ARC机制下，编译器就可以自动进行内存管理，减少了开发的工作量。但是仍有一些问题需要我们去注意。

循环引用（Reference Cycle）问题

引用计数这种管理内存的方式虽然很简单，但是有一个比较大的瑕疵，即它不能很好的解决循环引用问题。如下图所示：

• 对象 A 和对象 B，相互引用了对方作为自己的成员变量，只有当自己销毁时，才会将成员变量的引用计数减 1。
• 因为对象 A 的销毁依赖于对象 B 销毁，而对象 B 的销毁与依赖于对象 A 的销毁，这样就造成了我们称之为循环引用（Reference Cycle）的问题
• 这两个对象即使在外界已经没有任何指针能够访问到它们了，它们也无法被释放。

memory-cycle-1.jpg

不止两对象存在循环引用问题，多个对象依次持有对方，形式一个环状，也可以造成循环引用问题，而且在真实编程环境中，环越大就越难被发现。下图是 4 个对象形成的循环引用问题。

memory-cycle-2.png

那该怎么解决循环引用的问题呢？使用弱引用 (weak reference) 的办法。

弱引用

使用弱引用来持有对象，弱引用虽然持有对象，但是并不增加引用计数，这样就避免了循环引用的产生。

在 iOS 开发中，弱引用通常在 delegate 模式中使用。举个例子来说，

• 两个 ViewController A 和 B，ViewController A 需要弹出 ViewController B，让用户输入一些内容，当用户输入完成后，ViewController B 需要将内容返回给 ViewController A。
• 这个时候，View Controller 的 delegate 成员变量通常是一个弱引用，以避免两个 ViewController 相互引用对方造成循环引用问题，

memory-cycle-4.jpg

弱引用的实现原理是：

• 系统对于每一个有弱引用的对象，都维护一个表来记录它所有的弱引用的指针地址。
• 当一个对象的引用计数为 0 时，系统就通过这张表，找到所有的弱引用指针，继而把它们都置成 nil。

面试题

面试题请参考 这篇文章 iOS 内存管理相关面试题

参考

理解 iOS 的内存管理

《Objective-C 高级编程》干货三部曲（一）：引用计数篇

iOS之从MRC到ARC内存管理详解