前言
前面我们已经学习了几篇iOS内存相关的内容，分别如下：
- iOS 内存管理--内存五大区、TiggedPointer、引用计数
- iOS weak实现原理和销毁过程
- iOS block底层原理分析(1)--循环引用
本篇通过案例来分析学习强引用和弱引用相关的内容，请继续往下吧。
1. 引用计数探索
引入一个案例：
NSObject * objc = [NSObject alloc];
NSLog(@"%ld ---- %@ ---- %p",CFGetRetainCount((__bridge CFTypeRef)objc), objc, &objc);
NSObject * new_objc = objc;
NSLog(@"%ld ---- %@ ---- %p",CFGetRetainCount((__bridge CFTypeRef)objc), objc, &objc);
NSLog(@"%ld ---- %@ ---- %p",CFGetRetainCount((__bridge CFTypeRef)new_objc), new_objc, &new_objc);
创建了一个objc对象，打印其引用计数；新建一个new_objc引用，并赋值objc，再次打印他们的引用计数。输出结果如下：
运行结果
输出结果和我们的设想是一样的，通过
alloc方法新建对象后，其isa指针extra_rc = 1。新建的引用new_objc，也指向这个对象，只是指针地址不同，引用计数变为2。通过下图，可以清晰看出其内存关系:
内存关系
1.1 弱引用
对上面的案例进行一些调整，如下：
NSObject * objc = [NSObject alloc];
NSLog(@"%ld ---- %@ ---- %p",CFGetRetainCount((__bridge CFTypeRef)objc), objc, &objc);
__weak typeof(self) theWeak = objc;
NSLog(@"%ld ---- %@ ---- %p",CFGetRetainCount((__bridge CFTypeRef)objc), objc, &objc);
NSLog(@"%ld ---- %@ ---- %p",CFGetRetainCount((__bridge CFTypeRef)theWeak), theWeak, &theWeak);
objc赋值给弱引用theWeak，打印其引用计数应该是怎样的呢？请看以下的运行结果：
运行结果
新建一个
oc对象，其引用计数为1，弱引用指向该对象后，引用计数不变依然为1，这是非常好理解的，问题就是弱引用对象theWeak的引用计数为什么为2呢？我们在以下的代码添加断点，如下：
NSLog(@"%ld ---- %@ ---- %p",CFGetRetainCount((__bridge CFTypeRef)theWeak), theWeak, &theWeak);
打开汇编断点，查看汇编发现其调用了objc_loadWeak方法如下：
查看汇编信息
进入
objc_loadWeak方法继续查看，如下：
objc_loadWeak
该方法在
libobjc.A.dylib库中，并且会调动objc_loadWeakRetained方法，那么我们立即打开源码查看其流程。
在objc_loadWeak方法中，传入的参数为location，即为弱引用的地址，其存储的指针指向堆区对象。如下：
objc_loadWeak
查看
objc_loadWeakRetained的源码实现，如下：
objc_loadWeakRetained(id *location)
{
id obj;
id result;
Class cls;
SideTable *table;
retry:
// fixme std::atomic this load
obj = *location;
if (obj->isTaggedPointerOrNil()) return obj;
table = &SideTables()[obj];
table->lock();
if (*location != obj) {
table->unlock();
goto retry;
}
result = obj;
cls = obj->ISA();
if (! cls->hasCustomRR()) {
// Fast case. We know +initialize is complete because
// default-RR can never be set before then.
ASSERT(cls->isInitialized());
if (! obj->rootTryRetain()) {
result = nil;
}
}
else {
// Slow case. We must check for +initialize and call it outside
// the lock if necessary in order to avoid deadlocks.
// Use lookUpImpOrForward so we can avoid the assert in
// class_getInstanceMethod, since we intentionally make this
// callout with the lock held.
if (cls->isInitialized() || _thisThreadIsInitializingClass(cls)) {
BOOL (*tryRetain)(id, SEL) = (BOOL(*)(id, SEL))
lookUpImpOrForwardTryCache(obj, @selector(retainWeakReference), cls);
if ((IMP)tryRetain == _objc_msgForward) {
result = nil;
}
else if (! (*tryRetain)(obj, @selector(retainWeakReference))) {
result = nil;
}
}
else {
table->unlock();
class_initialize(cls, obj);
goto retry;
}
}
table->unlock();
return result;
}
跟踪代码，发现对象会赋值给一个临时变量obj，obj的引用计数一直是1，最终obj会调用rootTryRetain方法。如下：
继续跟踪代码，最终会调用
rootRetain方法，方法也就是retain的底层实现，对引用计数进行操作，在这里弱引用指向对象的引用计数变为了2。如下：
这又是为什呢？对个
weak对象指向objc，其引用计数会不会一直叠加下去呢？请继续往下看：
案例分析
发现弱引用对象的引用计数一直是2，并没有叠。着是为什么？
在一个弱引用指向一个对象时，会将该弱引用插入到对象所对应的
弱引用表中，而在获取该弱引用的引用计数时，其底层源码实现是通过设置一个临时变量，临时变量通过rootRetain方法，使引用计数变为2，weak实际操作的是临时变量。当rootRetain流程结束后，临时对象也被消耗，所以再次获取弱引用的引用计数依然是2。
2. Timer强引用问题
NSTimer和block在使用过程中都会存在循环引用的问题，但是NSTimer的情况更为特殊，因为NSTimer依赖于Runloop，会被Runloop强持有，导致NSTimer无法释放。block循环引用和解决方式参看：[iOS block底层原理分析(1)--循环引用]
2.1 案例分析
-
NSTimer使用block
引用以下的案例，并且运行结果如下：
案例分析
此种方式，NSTimer和ViewController都能够正常释放。 NSTimer强引用问题
通常我们采用下面的两种方式使用NSTimer，这种情况会出现Runloop对NSTimer进行强持有，导致其无法释放的问题。
__weak typeof(self) weakSelf = self;
self.timer = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:1 target:weakSelf selector:@selector(fireHome) userInfo:nil repeats:YES];
self.timer = [NSTimer timerWithTimeInterval:1 target:weakSelf selector:@selector(fireHome) userInfo:nil repeats:YES];
[[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:self.timer forMode:NSRunLoopCommonModes];
因为这里NSRunLoop -->NSTimer (强持有)-> weakSelf-> self，虽然传入的target是weakSelf，但是NSTimer对weakSelf进行了强持有，所以不会释放。在viewCtr的dealloc方法中调用[self.timer invalidate];也就没有效果，因为viewCtr的dealloc方法根本就不会执行。
文档说明
在苹果的官方文档中也提到了这点，
NSTimer会对传入的target进行强持有。其实这个情况和block的一些案例是一样的，比如静态变量持有了weakSelf，此种情况也是会导致循环引用无法释放的问题：
// staticSelf_定义：
static ViewController *staticSelf_;
- (void)blockWeak_static {
__weak typeof(self) weakSelf = self;
staticSelf_ = weakSelf;
}
block内部使用__strong，强弱共舞，也是使用了强引用的方式使self延迟释放。
__weak typeof(self) weakSelf = self;
self.block = ^()
{
__strong __typeof(weakSelf)strongWeak = weakSelf;
dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(2 * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{
NSLog(@"%@", strongWeak.name);
});
};
如果block捕获用__weak修饰的外部变量，其内部的变量也是用__weak修饰，下图为block捕获弱引用后，clang得出的结果:
main.cpp
带着疑问，NSTimer的循环引用问题应该怎么解决呢？请继续往下。
- 手动移除强引用
因为dealloc无法执行，所以将[self.timer invalidate];写在dealloc中也就没有什么效果。我们可以将该方法放在viewWillDisappear或者didMoveToParentViewController方法中，手动移除强引用。
手动移除强引用
这种方式需要根据业务的需求进行调整，有时候也并不能完全满足需要，不够灵活。调用invalidate为什么就可以释放了呢？在官方文档中有说明：
invalidate官方说明 - 中介者模式
使用一个第三方接收消息：
static int num = 0; // 静态
self.target = [[NSObject alloc] init];
class_addMethod([NSObject class], @selector(fireHome), (IMP)fireHomeObjc, "v@:");
self.timer = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:1 target:self.target selector:@selector(fireHome) userInfo:nil repeats:YES];
查看运行结果，如下：
运行结果
通过定义的对象来接收消息。上面的运行结果发现，成功避免的
NSTimer对self的强持有问题，ViewController能够正常释放，并能够达到业务需求。但是这个方式也有其缺点，就是无法使用self里面的方法，业务上很难实现交互。
- 自定义
NSTimer
代码实现如下：
#import
@interface LGTimerWapper : NSObject
- (instancetype)lg_initWithTimeInterval:(NSTimeInterval)ti target:(id)aTarget selector:(SEL)aSelector userInfo:(nullable id)userInfo repeats:(BOOL)yesOrNo;
- (void)lg_invalidate;
@end
#import "LGTimerWapper.h"
#import
@interface LGTimerWapper()
@property (nonatomic, weak) id target;
@property (nonatomic, assign) SEL aSelector;
@property (nonatomic, strong) NSTimer *timer;
@end
@implementation LGTimerWapper
// 中介者 vc dealloc
- (instancetype)lg_initWithTimeInterval:(NSTimeInterval)ti target:(id)aTarget selector:(SEL)aSelector userInfo:(nullable id)userInfo repeats:(BOOL)yesOrNo{
if (self == [super init]) {
self.target = aTarget; // vc
self.aSelector = aSelector; // 方法 -- vc 释放
if ([self.target respondsToSelector:self.aSelector]) {
Method method = class_getInstanceMethod([self.target class], aSelector);
const char *type = method_getTypeEncoding(method);
class_addMethod([self class], aSelector, (IMP)fireHomeWapper, type);
self.timer = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:ti target:self selector:aSelector userInfo:userInfo repeats:yesOrNo];
}
}
return self;
}
// 一直跑 runloop
void fireHomeWapper(LGTimerWapper *warpper){
if (warpper.target) { // vc - dealloc
void (*gf_msgSend)(void *,SEL, id) = (void *)objc_msgSend;
gf_msgSend((__bridge void *)(warpper.target), warpper.aSelector,warpper.timer);
}else{ // warpper.target
[warpper.timer invalidate];
warpper.timer = nil;
}
}
- (void)lg_invalidate{
[self.timer invalidate];
self.timer = nil;
}
- (void)dealloc{
NSLog(@"%s",__func__);
}
@end
自定义的LGTimerWapper中，使用了runtime和中介者的思路。
首先，因为
NSTimer和ViewController会产生循环应用，所以这里LGTimerWapper内部的NSTimer不再持有viewController，而是持有LGTimerWapper自己并且
self.target修饰为weak，当viewController被释放时，target也会被释放同时为了保证业务交互，采用
runtime特性，向LGTimerWapper中添加了与viewController一样的方法，在NSTimer调用对应的方法时，通过objc_msgSend向viewController发送一条消息，让viewController去完成相关的业务操作当
viewController释放时，target也会被置空，则直接调用invalidate方法完成NSTimer的释放。-
proxy虚基类
虚基类的声明见下图：
虚基类的声明
该类的主要功能是来接收消息！使用方法如下：
// 使用
self.proxy = [GFProxy proxyWithTransformObject:self];
self.timer = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:1 target:self.proxy selector:@selector(fireHome) userInfo:nil repeats:YES];
// 自定义虚基类实现
@interface GFProxy : NSProxy
+ (instancetype)proxyWithTransformObject:(id)object;
@end
@interface GFProxy()
@property (nonatomic, weak) id object;
@end
@implementation GFProxy
+ (instancetype)proxyWithTransformObject:(id)object{
LGProxy *proxy = [LGProxy alloc];
proxy.object = object;
return proxy;
}
// 快速消息转发
//-(id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector {
// return self.object;
//}
// 慢速消息转发 - sel - imp -
- (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)sel{
if (self.object) {
}else{
NSLog(@"麻烦收集 stack111");
}
return [self.object methodSignatureForSelector:sel];
}
- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)invocation{
if (self.object) {
[invocation invokeWithTarget:self.object];
}else{
NSLog(@"麻烦收集 stack");
}
}
@end
NSProxy的基类可以被用来透明的转发消息，自定义的GFProxy通过weak修饰持有了viewController，NSTimer的target设置为GFProxy对象，所以NSTimer和viewController没有产生循环引用。但是NSTimer的消息会发送到GFProxy中，通过消息转发机制，转发给(weak)object去执行。这样即解决了循环引用问题，也保证了业务的交互。