Swift进阶-”内存管理“

概述

本文的主要目的是探索 RefCount 的内存结构及强/弱引用计数管理

Swift 中也是采用 ARC 编译器自动内存管理机制。
Swift 对象的内存结构是 HeapObject, 有两个属性 Metadata 和 RefCount, 各占8字节(64位)。
RefCount 的每位的数据存储内容如下图所示:

Swift 中也是采用 ARC 编译器自动内存管理机制

1. 强引用的引用计数

1.1 数据结构

数据结构

数据结构体大概是这样:

struct InlineRefCountBits {
    var strongref: UInt32
    var unownedRef: UInt32
}

1.2 存储方式

源码中定义了 64 位的 refCount 联合体的不同位置,存储的不同含义:

存储方式
存储方式

我们通过下面这个小案例,来看看强引用的引用计数的存储方式:

存储方式

我们把这个值放到计算器中,对比着看下 64 位的二进制存储情况:


二进制

33 - 62位存储的是强引用数量,二进制的 11, 表示的是3,也就是有3个强引用计数。强引用计数是从0开始的,有t, t1, t2 三个变量指向创建的对象,所以对象的强引用计数为3
那控制台里打印的0x0000000600000002中的6是怎么回事呢?
● 由于我们在控制台打印的是16进制,每4位为一组,第32 - 36位的 0110, 表示的是数字6,所以才会显示成0x0000000600000002,这里只是进制计算方式不同,并不是代表有6个引用计数。
● 由于二进制是从第33位开始存储的值是11,16进制却从32位开始存储的值是110。110 比 11向左移1位,所以就形成了2倍关系。所以我们从控制台打印出来的值,除以2,就是真实的强引用计数了

1.3 作用

在ARC下,编译器会根据强引用数量,来判断一个对象是否应该被销毁。如果强引用为0,就会销毁这个对象。
如果两个对象,互相强持有对方,则会造成引用计数均不能为0,也就是无法销毁,从而造成内存泄露的问题。
这时就需要弱引用或者无主引用,来将一个持有方式改为非强引用。这样就可以解除循环引用的问题。

下面就是一个循环引用的例子:

class Teacher{
    var age = 18
    var closure:(()->())?
    
    deinit {
        print("Teacher 销毁了")
    }
}

func test() {
    var t = Teacher()
    t.closure = {
        t.age = 10
    }
    print("方法执行完了")
}

test()

内存结构

由于对象 t 持有closure,closure 内又捕获了 t 的变量,从而强持有了 t . 所以造成了循环引用

2.弱引用

使用weak 来修饰变量,这个变量就是弱引用,强引用计数不会再加1。weak 修饰后的变量,会变成一个可选项,也就是可以将 nil 赋值给它。

2.1 数据结构

数据结构:

数据结构

调用流程:

调用流程:

所以WeakReference大概是这样的结构:

struct WeakReference {
    var entry: HeapObjectSideTableEntry
}

struct HeapObjectSideTableEntry {
    var object: HeapObject
    var refCounts: SideTableRefCounts
}

struct SideTableRefCounts {
    var strongref: UInt32
    var unownedRef: UInt32
    var weakBits: UInt32
}

struct HeapObject {
    var kind: UnsafeRawPointer
    var strongref: UInt32
    var unownedRef: UInt32
}

2.2 存储方式

存储方式

下面是个例子:

存储方式
存储方式

我们创建了4个弱引用的变量,弱引用计数从1开始计数,所以是5.

2.3 作用

weak 修饰的类型会自动变为可选类型,可以用于解除循环引用,在对象销毁后,编译器会自动置为nil。
1.3 中的例子,在捕获 t 的时候,使用 weak 修饰一下,就不会形成闭包对 t 对象的强引用。

func test() {
    var t = Teacher()
    t.closure = {[weak t] in
        t?.age = 10
    }
    print("方法执行完了")
}
weak作用

3 无主引用

存储方式及数据结构在强引用中,已经分析过了,下面这个图是结果:

无主引用

3.1 计数方式

计数方式

**所以无主引用的计算方式为:

  1. 转换成 2 进制, 比如 6 转成 110
  2. 右移一位,110 变 10, 也就等于10进制的3
  3. 减 1,3 - 1 = 2
    对象 t 的无主引用的值是 2**

3.2 作用

由于 weak 修饰后的变量是可选项,使用时需要解包,比较麻烦。
如果能从上下文中确定变量的一定有值的话,可以使用 unowned 修饰变量来解除循环引用,因为它也不是强引用。这有点类似于隐式解包,在确定有值时再使用,如果对象释放后,再执行这个闭包,会崩溃的

解包

4. 获取引用计数

4.1 CFGetRetainCount

需要注意的是, 如果我们使用CFGetRetainCount来获取强引用计数,这个方法的内部,会自动将当前的引用计数加1. 这一逻辑与 OC 是一致的

CFGetRetainCount

4.2 swift_retainCount

从源码看,swift_retainCount 获取引用计数的时候,也是默认 + 1 的

swift_retainCount
swift_retainCount

5.引用计数加1

在ARC下,编译器为我们自动做了内存管理的操作,在有强引用 / 弱引用 / 无主引用指向对象时,都会执行对应的方法,去将对象对应的引用计数 + 1。

下面是swift_retain(强引用)的源码:

swift_retain

6.引用计数减1

在ARC下,编译器为我们自动做了内存管理的操作,当指向对象的变量离开当前作用域时,根据对应变量的类型(强引用 / 弱引用 / 无主引用),执行对于的方法,将对象对应的引用计数 - 1。

下面是swift_release(强引用)的源码:

swift_release

好了 给小伙伴分解到这里就到此为止吧,以后会慢慢给大家讲解说明。

青山不改,绿水长流,后会有期,感谢每一位佳人的支持!

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