iOS 編寫高質量Objective-C代碼（五）

時間 2019-12-05

原文原文鏈接

級別： ★★☆☆☆
標籤：「iOS」「內存管理」「Objective-C」
做者： MrLiuQ
審校： QiShare團隊php

前言：這幾篇文章是小編在鑽研《Effective Objective-C 2.0》的知識產出，其中包含做者和小編的觀點，以及小編整理的一些demo。但願能幫助你們以簡潔的文字快速領悟原做者的精華。 在這裏，QiShare團隊向原做者Matt Galloway表達誠摯的敬意。html

文章目錄以下：
iOS 編寫高質量Objective-C代碼（一）
iOS 編寫高質量Objective-C代碼（二）
iOS 編寫高質量Objective-C代碼（三）
iOS 編寫高質量Objective-C代碼（四）
iOS 編寫高質量Objective-C代碼（五）
iOS 編寫高質量Objective-C代碼（六）
iOS 編寫高質量Objective-C代碼（七）
iOS 編寫高質量Objective-C代碼（八）git

本篇的主題是iOS中的 「內存管理機制」。github

說到iOS內存管理，逃不過iOS的兩種內存管理機制：MRC & ARC。
先簡單介紹一下：
MRC（manual reference counting）： 「手動引用計數」 ，由開發者管理內存。 ARC（automatic reference counting）：「自動引用計數」，從iOS 5開始支持，由編譯器幫忙管理內存。web

蘋果引入ARC機制的緣由猜想：

iOS 4以前，全部iOS開發者必需要手動管理內存，即手動管理對象的內存分配和釋放。首先，不斷插入retain、release等內存管理語句，大大加大了工做量和代碼量。其次，在面對一些多線程併發操做時，開發者手動管理內存並不簡單，還可能會帶來不少沒法預知的問題。
因此，蘋果從iOS 5開始引入ARC機制，由編譯器幫忙管理內存。在編譯期，編譯器會自動加上內存管理語句。這樣，開發者能夠更加關注業務邏輯。編程

下面進入正題：編寫高質量Objective-C代碼（五）——內存管理篇。數組

1、理解引用計數

引用計數工做原理：

這裏引入《Objective-C 高級編程 iOS與OSX多線程和內存管理》這本書的例子：很經典的圖解：安全

解釋：
1.開燈：引伸爲：「建立對象」。
2.關燈：引伸爲：「銷燬對象」。
bash

解釋：
1.有人來上班打卡了：開燈。——（建立對象，計數爲1）
2.又有人來了：保持開燈。——（保持對象，計數爲2）
3.又有人來了：保持開燈。——（保持對象，計數爲3）
4.有人下班打卡了：保持開燈。——（保持對象，計數爲2）
5.又有人下班了：保持開燈。——（保持對象，計數爲1）
6.全部員工全下班了：關燈。——（銷燬對象，計數爲0）微信

場景	對應OC的動做	對應OC的方法
上班開燈	生成對象	alloc/new/copy/mutableCopy等
須要照明	持有對象	retain
不須要照明	解除持有	release
下班關燈	銷燬對象	dealloc

若是以爲本書中的例子說的有點抽象難懂，不要緊，請看下面圖解示例：
提示：實箭頭爲強引用，虛箭頭爲弱引用。

屬性存取方法中的內存管理：

這裏有個set方法的例子：

- (void)setObject:(id)object {

   [object retain];// Added by ARC
   [_object release];// Added by ARC

   _object = object; 
}
複製代碼

解釋：set方法將保留新值，釋放舊值，而後更新實例變量。這三個語句的順序很重要。若是先release再retain。那麼該對象可能已經被回收，此時retain操做無效，由於對象已釋放。這時實例變量就變成了懸掛指針。(懸掛指針：指針指nil的指針。)

自動釋放池：細心的同窗會發現，在咱們寫iOS程序時，main函數裏就有一個autoreleasepool（自動釋放池）。

int main(int argc, char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        return UIApplicationMain(argc, argv, nil, NSStringFromClass([AppDelegate class]));
    }
}
複製代碼

autorelease能延長對象的生命週期，在對象跨越「方法調用邊界」後（就是}後）依然能夠存活一段時間。

循環引用：

循環引用（retain cycle）又稱爲「保留環」。造成循環引用的緣由：是對象之間互相經過強指針指向對方（或者說互相強持有對方）。在開發中，咱們不但願出現循環引用，由於會形成內存泄漏。解決方案：有一方使用弱引用（weak reference），解開循環引用，讓多個對象均可以釋放。 PS：關於如何檢驗項目中有無內存泄漏：參考這篇博客。

2、以ARC簡化引用計數

，在ARC環境下，禁止🚫調用：retain、release、autorelease、dealloc方法。

使用ARC時必須遵循的方法命名規則：若方法名以alloc、new、copy、mutableCopy開頭，則規定返回的對象歸調用者。
變量的內存管理語義：

對比一下MRC和ARC在代碼上的區別

MRC環境下：

- (void)setObject:(id)object {

    [_object release];
    _object = [object retain];
}
複製代碼

這樣會出現一種邊界狀況，若是新值和舊值是同一個對象，那麼會先釋放掉，object就變成懸掛指針。

ARC環境下：

- (void)setObject:(id)object {

    _object = object;
}
複製代碼

ARC會用一種更安全的方式解決邊界問題：先保留新值，再釋放舊值，最後更新實例變量。

同時，ARC能夠經過修飾符來改變局部變量和實例變量的語義：

修飾符	語義
__strong	默認，強持有，保留此值。
__weak	不保留此值，安全。對象釋放後，指針置nil。
__unsafe_unretained	不保留此值，不安全。對象釋放後，指針依然指向原地址（即不置nil）。
__autoreleasing	此值在方法返回時自動釋放。

ARC如何清理實例變量：

MRC中，開發者須要在dealloc中動插入必要的清理代碼（cleanup code）。而ARC會借用Objective-C++的一項特性來完成清理任務，回收OC++對象時，會調用C++的析構函數：底層走.cxx_destruct方法。而當釋放OC對象時，ARC在.cxx_destruct底層方法中添加所須要的清理代碼（這個方法底層的某個時機會調用dealloc方法）。不過若是有非OC的對象，仍是要重寫dealloc方法。好比CoreFoundation中的對象或是malloc()分配在堆中的內存依然須要清理。這時要適時調用CFRetain/CFRelease。

- (void)dealloc {

   CFRelease(_coreFoundationObject);
   free(_heapAllocatedMemoryBlob);
}
複製代碼

3、dealloc方法中只釋放引用並解除監聽

調用dealloc方法時，對象已經處於回收狀態了。這時不能調用其餘方法，尤爲是異步執行某些任務又要回調的方法。若是異步執行完回調的時候對象已經摧毀，會直接crash。

dealloc方法裏要作些釋放相關的事情，好比：

釋放指向其餘對象的引用。
取消訂閱KVO。
取消NSNotificationCenter通知。

舉個例子：

KVO：

- (void)viewDidLoad {
    
    //....

    [webView addObserver:self forKeyPath:@"canGoBack" options:NSKeyValueObservingOptionNew context:nil];
    [webView addObserver:self forKeyPath:@"canGoForward" options:NSKeyValueObservingOptionNew context:nil];
    [webView addObserver:self forKeyPath:@"title" options:NSKeyValueObservingOptionNew context:nil];
    [webView addObserver:self forKeyPath:@"estimatedProgress" options:NSKeyValueObservingOptionNew context:nil];
}

#pragma mark - KVO

- (void)observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath ofObject:(id)object change:(NSDictionary<NSKeyValueChangeKey,id> *)change context:(void *)context{
    
    self.backItem.enabled = self.webView.canGoBack;
    self.forwardItem.enabled = self.webView.canGoForward;
    self.title = self.webView.title;
    self.progressView.progress = self.webView.estimatedProgress;
    self.progressView.hidden = self.webView.estimatedProgress>=1;
}

- (void)dealloc {
    
    [self.webView removeObserver:self forKeyPath:@"canGoBack"];//< 移除KVO
    [self.webView removeObserver:self forKeyPath:@"canGoForward"];
    [self.webView removeObserver:self forKeyPath:@"title"];
    [self.webView removeObserver:self forKeyPath:@"estimatedProgress"];
}
複製代碼

NSNotificationCenter：

- (void)viewDidLoad {

    //......

    // 添加響應通知
    [[NSNotificationCenter defaultCenter] addObserver:self selector:@selector(tabBarBtnRepeatClick) name:BQTabBarButtonDidRepeatClickNotification object:nil];
    [[NSNotificationCenter defaultCenter] addObserver:self selector:@selector(titleBtnRepeatClick) name:BQTitleButtonDidRepeatClickNotification object:nil];
}

// 移除通知
- (void)dealloc {
    
//    [[NSNotificationCenter defaultCenter] removeObserver:self name:BQTabBarButtonDidRepeatClickNotification object:nil];
//    [[NSNotificationCenter defaultCenter] removeObserver:self name:BQTitleButtonDidRepeatClickNotification object:nil];

    // 或者使用一個語句所有移除
    [[NSNotificationCenter defaultCenter] removeObserver:self];
}
複製代碼

4、編寫「異常安全代碼」時留意內存管理問題

異常只應在發生嚴重錯誤後拋出。
用的很差會形成內存泄漏：在try塊中，若是先保留了某個對象，而後在釋放它以前又拋出了異常，那麼除非catch塊能解決問題，不然對象所佔內存就會泄漏。

緣由：C++的析構函數由Objective-C的異常處理例程來運行。因爲拋出異常會縮短生命期，因此發生異常時必須析構，否則就內存泄漏，而這時若是文件句柄（file handle）等系統資源沒有正確清理，就會發生內存泄漏。

捕獲異常時，必定要將try塊內所創立的對象清理乾淨。
ARC下，編譯器默認不生成安全處理異常所需的清理代碼。如要開啓，請手動打開：-fobjc-arc-exceptions標誌。但很影響性能。因此建議最好仍是不要用。但有種狀況是可使用的：Objective-C++模式。

PS：在運行期系統，C++與Objective-C的異常互相兼容。也就是說其中任一語言拋出的異常，能用另外一語言所編的**「異常處理程序」**捕獲。而在編寫Objective-C++代碼時，C++處理異常所用的代碼與ARC實現的附加代碼相似，編譯器自動打開-fobjc-arc-exceptions標誌，其性能損失不大。

最後，仍是建議：

異常只用於處理嚴重的錯誤（fatal error，致命錯誤）
對於一些不那麼嚴重的錯誤（nonfatal error，非致命錯誤），有兩種解決方案：
- 讓對象返回nil或者0（例如：初始化的參數不合法，方法返回nil或0）
- 使用NSError

5、以弱引用避免循環引用（避免內存泄漏）

這條比較簡單，內容主旨就是標題：以弱引用避免循環引用(Retain Cycle)

爲了不因循環引用而形成內存泄漏。這時，某些引用須要設置爲弱引用（weak）。
使用弱引用weak，ARC下，對象釋放時，指針會置nil。

6、以「自動釋放池塊」下降內存峯值

默認狀況下：自動釋放池須要等待線程執行下一次事件循環時才清空，一般for循環會不斷建立新對象加入自動釋放池裏，循環結束才釋放。所以，可能會佔用大量內存。
手動加入自動釋放池塊（@autoreleasepool）：每次for循環都會直接釋放內存，從而下降了內存的峯值。

尤爲，在遍歷處理一些大數組或者大字典的時候，可使用自動釋放池來下降內存峯值，例如：

NSArray *qiShare = /*一個很大的數組*/
NSMutableArray *qiShareMembersArray = [NSMutableArray new];
for (NSStirng *name in qiShare) {
    @autoreleasepool {
        QiShareMember *member = [QiShareMember alloc] initWithName:name];
        [qiShareMembersArray addObject:member];
    }
}
複製代碼