【Effective Objective - C 2.0】——读书笔记（五）

文章目录

二十九、理解引用计数
三十、以ARC简化引用计数
三十一、在dealloc方法中只释放引用并解除监听
三十二、编写异常安全代码时留意内存管理问题
三十三、以弱引用避免保留环
三十四、以”自动释放池块“降低内存峰值
三十五、用"僵尸对象"调试内存管理问题
三十六、不要使用retainCount

二十九、理解引用计数

Objective-C 语言使用引用计数来管理内存，也就是说，每个对象都有个可以递增或递减的计数器，如果某个对象引用他时就会给其引用计数加1，用完了之后，就递减其计数，直至为0，销毁这个对象。ARC实际上也是一种引用计数机制。

引用计数工作原理

在引用计数架构下，对象有个计数器，用以表示当前有多少个事物想令此对象继续存活下去。NSObject协议声明了下面三个方法用于操作计数器：

Retain 递增保留计数
release 递减保留计数
autorelease 待稍后清理“自动释放池”时，再递减保留计数。

对象创建出来时，其保留计数至少为1。若想令其继续存活，则调用retain 方法。要是某部分代码不再使用此对象，不想令其继续存活，那就调用release或autorelease方法。最终当保留计数归零时，对象就回收了（deallocated），也就是说，系统会将其占用的内存标记为“可重用”。此时，所有指向该对象的引用也都变得无效了。

在这里插入图片描述

在图5-2所示的对象图中，ObjectB与ObjectC都引用了ObjectA。若ObjectB 与ObjectC 都不再使用 O b j e c t A ，则其保留计数降为 0 ，于是便可摧毁了。

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为了避免在不经意间使用了无效对象，一般relase之后都会清空指针，这样能保证不出现悬挂指针

 NSMutableArray *array = [[NSMutableArray alloc] init];
    NSNumber *number = [[NSNumber alloc] initWithInt:2023];
    [array addObject:number];
    [number release];
    number = nil;//避免悬垂指针

属性存取方法中的内存管理
属性存取方法也存在内存管理模式，对象也可以保留别的对象，这一般通过访问属性来实现，而对于实例变量中的属性为strong关系的时候设置的值会保留

@property (nonatomic, strong)NSString *foo;
- (void)setFoo:(id)foo {
   
    [foo retain];//保留新值
    [_foo release];//释放旧值
    _foo = foo;//更新实例变量
}

此方法将保留新值并释放旧值，然后更新实例变量，令其指向新值。顺序很重要，我们不能先释放旧的值，否则对象那么有可能在release之后就被销毁了，可能存在悬空指针的现象

自动释放池

在Objective-C 的引用计数架构中，自动释放池是一项重要特性。调用release 会立刻递减对象的保留计数 ( 而且还有可能令系统回收此对象)，然而有时候可以不调用它，改为调用 autorelease，此方法会在稍后递减计数，通常是在下一次“事件循环” (event1oop)时递减，不过也可能执行得更早些 (參见第 3 4 条 )。

- (NSString *)stringValue {
   
   NSString *str = [[NSString alloc] initWithFormat:@"I am this:%@", self];
   return str;
}

调用此方法时会让引用计数多1，我们需要设法抵消这多出来的1，这就需要用到autorelease

此时返回的str对象其保留值比期望多1 因为alloc会➕1，然后并没有进行释放，意味着调用者可能背负的操作更多，但又不能在返回前就release str，所以代码可以这样写

- (NSString *)stringValue {
   
   NSString *str = [[NSString alloc] initWithFormat:@"I am this:%@", self];
   return [str autorelease];
}

实际上，释放操作会在清空最外层的自动释放池时执行，除非你有自己的自动释放池，否则这个时机指的就是当前线程的下一次事件循环。
通过上述可见，autorelease能延长对象生命期，使其在跨越方法调用边界后依然可以存活一段时间。

保留环
保留环其实就是因为对象之间的互相引用出现的问题，这会导致内存泄漏，因为循环中的对象其保留计数不会降为0。
在这里插入图片描述
我们要解决保留环，通常采用“弱引用”来解决此问题，或者从外界命令循环中的某个对象不在保留另一个对象。

要点

引用计数机制通过可以递增递减的计数器来管理内存。对象创建好之后，其保留计数至少为1。若保留计数为正，则对象继续存活。当保留计数降为0时，对象就被销毁了。
在对象生命期中，其余对象通过引用来保留或释放此对象。保留与释放操作分别会递增及递减保留计数。

三十、以ARC简化引用计数

使用ARC时一定要记住，引用计数实际上还是要执行的，只不过保留与释放操作现在是由ARC 自动为你添加。稍后将会看到，除了为方法所返回的对象正确运用内存管理语义之外，ARC 还有更多的功能。不过，ARC 的那些功能都是基于核心的内存管理语义而构建的，这套标准语义贯穿于整个Objective-C语言。

由于ARC会自动执行retain 、release 、autorelease 等操作，所以直接在ARC下调用这些内存管理方法是非法的。具体来说，不能调用下列方法:

retain
release
autorelease
dealloc

实际上，ARC 在调用这些方法时，并不通过普通的Objective-C 消息派发机制，而是直接调用其底层C 语言版本。这样做性能更好，因为保留及释放操作需要频繁执行，所以直接调用底层丽数能节省很多CPU周期。比方说，ARC会调用与retain等价的底层函数 objc_retain。这也是不能覆写retain、release 或autorelease 的缘由，因为这些方法从来不会被直接调用。笔者在本节后面的文字中将用等价的Objective-C 方法来指代与之相关的底层C语言版本，这对于那些手动管理过引用计数的开发者来说更易理解。

使用ARC时必须遵守的方法命名规则

若方法名以下列词语开头，则其返回的对象归调用者所有：

alloc
new
copy
mutableCopy

意思就是调用这四种方法的那段代码要负责释放方法所返回的对象。也就是说，这些对象的保留计数是正值，而调用了这四种方法的那段代码要将其中一次保留操作抵消。若方法名不以上述四个词语开头，则表示其所返回的对象并不归调用者所有。这种情况下，返回的对象会自动释放,也就是使用了autorelease。

ARC除了自动调用“保留”和“释放”方法外，其也可以优化操作，比如两个在一起的保留和释放，它就会将这一对直接移除，不执行这两个代码。

在ARC环境下编译代码时，必须考虑“向后兼容性”，以兼容那些不使用ARC的代码，其实ARC的简化操作是因为其调用的特殊函数，它会把autorelease方法改为调用objc_autoreleaseReturnValue函数，把retain方法改为objc_retainAutoreleaseReturnValue函数。

变量的内存管理语义

ARC也会处理局部变量和实例变量的内存管理，默认情况喜爱每个变量都是指代对象的强引用，一定要理解的事实例变量的真正意思是什么。对于某些代码来说，语义和手动内存管理存在一定差异。例如在编写setter方法的时候，不用ARC模式是这样写

- (void)setObject:(id)object {
   
    [_object release];
    _object = [object retain];
}

这样写的问题是新值和实例变量的值是一样的，只有当前对象还在用引用这个值的时候，那么设置方法中的释放操作会令值保留计数变为0，那么就会被系统回收从而产生crash，接下来retain操作则是错误的，使用ARC的时候不会存在这种流失的现象

- (void)setObject:(id)object {
   
    _object = object;
}

ARC会用一种安全的方式来设置，先保留新值，再释放旧值，最后设置实例变量

在这里插入图片描述

ARC如何清理实例变量

要管理其内存，ARC就必须在“回收分配给对象的内存”是生产必要的清理代码。ARC环境下，dealloc方法可以这样来写：

- (void)dealloc {
   
	CFRelease ( _coreFoundationObject);
	free ( _heapAllocatedMemoryBlob);
}

因为ARC会自动生成回收对象时所执行的代码，所以通常无需再编写dealloc方法。这能减少项目源代码的大小，而且可以省去其中一些样板代码。

要点：

有ARC之后，程序员就无须担心内存管理问题了。使用ARC来编程，可省去类中的许多“样板代码”。
ARC管理对象生命期的办法基本上就是：在合适的地方插入“保留”及“释放”操作。在ARC环境下，变量的内存管理语义可以通过修饰符指明，而原来则需要手工执行“保留”及“释放”操作。
由方法所返回的对象，其内存管理语义总是通过方法名来体现。ARC将此确定为开发者必须遵守的规则。
ARC只负责管理OC对象的内存。尤其要注意CoreFoundation对象不归ARC管理，开发者必须适时调用CFRetain/CFRelease。

三十一、在dealloc方法中只释放引用并解除监听

对象在经历其生命期后，最终会为系统所回收，这时就要执行dealloc 方法了。在每个对象的生命期内，此方法仅执行一次，也就是当保留计数降为0的时候。然而具体何时执行，则无法保证。也可以理解成:我们能够通过人工观察保留操作与释放操作的位置，来预估此方法何时即将执行。但实际上，程序库会以开发者察觉不到的方式操作对象，从而使回收对象的真正时机和预期的不同。你决不应该自己调用dealloc 方法。运行期系统会在适当的时候调用它。而且，一旦调用过dealloc之后，对象就不再有效了，后续方法调用均是无效的。

那么，应该在dealloc 方法中做些什么呢?主要就是释放对象所拥有的引用，也就是把所有 Objective-C对象都释放掉，ARC会通过自动生成的.cxx_destruct方法 (参见第30条)，在dealloc 中为你自动添加这些释放代码。对象所拥有的其他非Objective-C 对象也要释放。比如CoreFoundation 对象就必领手工释放，因为它们是由纯C的API 所生成的。

在dealloc 方法中，通常还要做一件事，那就是把原来配置过的观测行为(observation behavior )都清理掉。如果用NSNotificationCenter 给此对象订阅(register)过某种通知，那么一般应该在这里注销(unregister )，这样的话，通知系统就不再把通知发给回收后的对象了，若是还向其发送通知，则必然会令应用程序崩溃。

dealloc 方法可以这样来写:

- (void)dealloc {
   
	CFRelease(coreFoundationObject);
	[[NSNotificationCenter defaultCenter] removeObserver:self];
}

要点：

在dealloc方法里，应该做的事情就是释放指向其他对象的引用，并取消原来订阅的“键值观测”或“NSNotificationCenter”等通知，不要做其他事情。
如果对象持有文件描述符等系统资源，那么应该专门编写一个方法来释放此种资源。这样的类要和其使用者约定：用完资源后必须调用close方法。
执行异步任务的方法不应在dealloc里调用；只能在正常状态下执行的那些方法也不应在dealloc里调用，因为此时对象已处于正在回收的状态了。

关键是释放引用并且解除监听

三十二、编写异常安全代码时留意内存管理问题

要点

捕获异常时，一定要注意将 try 块内所创立的对象清理干净。
在默认情况下，ARC不生成安全处理异常所需的清理代码。开启编译器标志后，可生成这种代码，不过会导致应用程序变大，而且会降低运行效率。

三十三、以弱引用避免保留环

保留环这个词出现了很多次了，究极原因是对象之间的相互引用造成的
最简单的保留环可以由两个对象构成，它们互相引用对方

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对于如下的代码可以看出引用环的存在

保留环导致内存泄漏

保留环会导致内存泄漏，如果只剩一个引用还指向保留环的实例，而现在这个又把引用一处，那么整个环就会泄漏，也就是说无法继续访问其中的任何对象了

学会避免保留环的出现

避免保留环的最佳方式就是弱引用。这种引用通常用来表示“非拥有关系“，将属性声明为unsafe_unretained即可，当然注意unsafe_unretained修饰的属性同assgin特质等价

#import <Foundation/Foundation.h>

@class EOCClassA;
@class EOCClassB;

@interface EOCClassA : NSObject
@property(nonatomic,strong)EOCClassB *other;
@end

@interface EOCClassB: NSObject
@property(nonatomic,unsafe unretained) EOCClassA *other;
@end

OC还有一项与ARC相伴的运行期的特性，叫弱引用weak，与unsafe_unretained作用完全相同，在现在的ARC下基本取代了unsafe_unretained关键字。对于weak只要系统回收了属性，属性值自然置nil。

weak 和unsafe_unretained区别
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要点

将某些引用设为weak，可避免出现“保留环”。
weak引用可以自动清空，也可以不自动清空。自动清空是随着ARC而引入的新特性，由运行期系统来实现。在具备自动清空的弱引用上，可以随意读取其数据，因为这种引用不会指向已经回收过的对象。

三十四、以”自动释放池块“降低内存峰值

Objective-C对象的生命期取决于其引用计数（参见第29条）。在 Objective-C的引用计数架构中，有一项特性叫做"自动释放池"（autorelease pool）。释放对象有两种方式;一种是调用release 方法，使其保留计数立即递减;另一种是调用 autorelease 方法，将其加入"自动释放池"中。自动释放池用于存放那些需要在稍后某个时刻释放的对象。清空（drain）自动释放池时，系统会向其中的对象发送 release 消息。

创建自动释放池所用语法如下∶

@autoreleasepool {
   
	// ...
}

然而，一般情况下无须担心自动释放池的创建问题。Mac OS X与 iOS 应用程序分别运行于Cocoa 及 Cocoa Touch 环境中。系统会自动创建一些线程，比如说主线程或是"大中枢派发"（Grand Central Dispatch，GCD）③机制中的线程，这些线程默认都有自动释放池，每次执行"事件循环"（event loop）时，就会将其清空。因此，不需要自己来创建"自动释放池块"。通常只有一个地方需要创建自动释放池，那就是在 main 函数里，我们用自动释放池来包裹应用程序的主入口点（（main application entry point）。比方说，iOS程序的 main 函数经常这样写∶

int main(int argc,char *argv[]) {
   
	@autoreleasepool {
   
		return UIApplicationMain (argc, argV, ni1, @"EOCAppDelegate");
	}
}

比方说，要从数据库中读出许多对象。代码可能会这么写∶

NSArray*databaseRecords =/* ...*/;
NSMutableArray *people = [NSMutableArray new];
for (NSDictionary *record in databaseRecords) {
   
	EOCPerson *person = [ [EOCPerson alloc] initWithRecord: record];
	[people addObject:person];
}

这就意味着在执行for 循环时。会持续有新对象创建出来。并加入自动释放池中。所有这种对象都要等 for 循环执行完才会释放。这样一来，在执行 for 循环时，应用程序所占内存量就会持续上涨，而等到所有临时对象都释放后，内存用量又会突然下降。

EOCPerson的初始化函数也许会像上例那样，再创建出一些临时对象。若记录有很多条，则内存中也会有很多不必要的临时对象，它们本来应该提早回收的。增加一个自动释放池即可解决此问题。如果把循环内的代码包裹在"自动释放池块"中，那么在循环中自动释放的对象就会放在这个池，而不是线程的主池里面。例如∶

NSArray *databaseRecords = /*...*/;
NSMutableArray *people = [NSMutableArray new];
for(NSDictionary *record in databaseRecords)[
	@autoreleasepool {
   
		EOCPerson *person = [[EOCPerson alloc] initWithRecord:record];
		[people addObject:person];
	}	
}

加上这个自动释放池之后，应用程序在执行循环时的内存峰值就会降低，不再像原来那么高了。内存峰值（high-memory waterline）是指应用程序在某个特定时段内的最大内存用量（highest memory footprint）。新增的自动释放池块可以减少这个峰值，因为系统会在块的末尾把某些对象回收掉。而刚才提到的那种临时对象，就在回收之列。
自动释放池机制就像"栈"（stack）一样。系统创建好自动释放池之后，就将其推入栈中，而清空自动释放池，则相当于将其从栈中弹出。在对象上执行自动释放操作，就等于将其放入栈顶的那个池里。

要点

自动释放池排布在栈中，对象收到 autorelease 消息后，系统将其放入最顶端的池里。
合理运用自动释放池，可降低应用程序的内存峰值。
@autoreleasepool 这种新式写法能创建出更为轻便的自动释放池。

三十五、用"僵尸对象"调试内存管理问题

调试内存管理问题很令人头疼。大家都知道，向业已回收的对象发送消息是不安全的。这么做有时可以，有时不行。具体可行与否，完全取决于对象所占内存有没有为其他内容所覆写。而这块内存有没有移作他用，又无法确定，因此，应用程序只是偶尔崩溃。在没有崩溃的情况下，那块内存可能只复用了其中一部分，所以对象中的某些二进制数据依然有效。还有一种可能，就是那块内存恰好为另外一个有效且存活的对象所占据。在这种情况下，运行期系统会把消息发到新对象那里。而此对象也许能应答。也许不能。如果能。那程序就不崩溃，可你会觉得奇怪∶为什么收到消息的对象不是预想的那个呢?若新对象无法响应选择子，则程序依然会崩溃。

所幸 Cocoa提供了"僵尸对象"（Zombie Object）这个非常方便的功能。启用这项调试功能之后，**运行期系统会把所有已经回收的实例转化成特殊的"僵尸对象"、而不会真正回收它们。**这种对象所在的核心内存无法重用，因此不可能遭到覆写。僵尸对象收到消息后，会抛出异常，其中准确说明了发送过来的消息，并描述了回收之前的那个对象。僵尸对象是调试内存管理问题的最佳方式。

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