IOS 記憶體管理

一、前言

對于大多數從C++或者JAVA轉過來學習Object-C（以下簡稱OC）的人來說，OC這門語言看起來非常奇怪，用起來也有點麻煩。

OC沒有像JAVA一樣的垃圾回收機制，也就是說，OC程式設計需要程式員手動去管理記憶體。這就是為什麼它煩的原因，蘋果卻一直推崇開發者在有限硬體資源内寫出最優化的代碼，使用CPU最少，占用記憶體最小。

二、基本原理

對象的建立：

OC在建立對象時，不會直接傳回該對象，而是傳回一個指向對象的指針，是以出來基本類型以外，我們在OC中基本上都在使用指針。

      ClassA  *a = [[ClassA  

alloc]  init];

      在[ClassA  

alloc]的時候，已經發送消息通知系統給ClassA的對象配置設定記憶體空間，并且傳回了指向未初始化的對象的一個指針。

未初始化的ClassA對象接手到init消息，init傳回指向已初始化後的ClassA對象的一個指針，然後将其指派給變量a。

在建立并使用完一個對象的時候，使用者需要手動地去釋放該對象。

      [a   dealloc];

如果指針a和b同時指向堆中同一塊記憶體位址

      ClassA  *b = a;

當執行到第三行的時候，指針b就成了無頭指針。這是一個在C++中也是常見的錯誤，我們需要避免這類錯誤，因為無頭指針是危險的。

引用計數：

      OC在記憶體管理上采用了引用計數（retain

count），在對象内部儲存一個數字，用來表示被引用的次數。init、new和copy都會讓retain

count加1。當銷毀對象的時候，系統不會直接調用dealloc方法，而是先調用release，讓retain count 減1，當retain

count等于0的時候，系統才會調用dealloc方法來銷毀對象。

      在指針指派的時候，retain count

是不會自動增加的，為了避免上面所說的錯誤，我們需要在指派的時候手動retain一次，讓retain count 增加1。

alloc]  init];  // retain count = 1

      [b   retain];  // retain count

= 2

這樣在執行到第四行的時候，對象的retain count隻是減了1，并沒有被銷毀，指針b仍然有效。

記憶體洩露：

就如上面列子所示，當生成ClassA對象時，指針a擁有對該對象的通路權。如果失去了對一個對象的通路權，而又沒有将retain

count減至0，就會造成記憶體洩露。也就是說，配置設定出去的記憶體無法回收。

      a  =  nil;

三、Autorelease Pool

      為了友善程式員管理記憶體，蘋果在OC中引入了自動釋放池(Autorelease

Pool)。在遵守一些規則的情況下，可以自動釋放對象。但即使有這麼一個工具，OC的記憶體仍需要程式員時刻關注（這個自動釋放池跟JAVA的垃圾回收機制不是一回事，或者說，騎馬都追不上JAVA的機制，可能連塵都吃不到）。

      ClassA  *a = [[[ClassA  

alloc]  init]  autorelease];

      //retain count = 1，但無需release

Autorelease Pool 的原理：

      autorelease pool

全名叫做NSAutoreleasePool，是OC中的一個類。autorelease pool并不是天生就有的，你需要手動的去建立它

      NSAutoreleasePool  *pool =

[[NSAutoreleasePool  alloc]  init];

一般地，在建立一個iphone 項目的時候，xcode會自動地為你建立一個autorelease pool，這個pool就寫在Main函數裡面。

在NSAutoreleasePool中包含了一個

可變數組，用來存儲被聲明為autorelease的對象。當NSAutoreleasePool自身被銷毀的時候，它會周遊這個數組，release數組中的每一個成員（注意，這裡隻是release，并沒有直接銷毀對象）。若成員的retain

count 大于1，那麼對象沒有被銷毀，造成記憶體洩露。

      預設的NSAutoreleasePool

隻有一個，你可以在你的程式中建立NSAutoreleasePool，被标記為autorelease的對象會跟最近的NSAutoreleasePool

比對。     NSAutoreleasePool  *pool =

      //Create some objects

      //do something…

      [pool  release];

你也可以嵌套使用NSAutoreleasePool  ，就像你嵌套使用for一樣。

      即使NSAutoreleasePool 

看起來沒有手動release那麼繁瑣，但是使用NSAutoreleasePool 

來管理記憶體的方法還是不推薦的。因為在一個NSAutoreleasePool 

裡面，如果有大量對象被标記為autorelease，在程式運作的時候，記憶體會劇增，直到NSAutoreleasePool  

被銷毀的時候才會釋放。如果其中的對象足夠的多，在運作過程中你可能會收到系統的低記憶體警告，或者直接crash。

Autorelease Pool   擴充：

      如果你極具好奇心，把Main函數中的NSAutoreleasePool 

代碼删除掉，然後再自己的代碼中把對象聲明為autorelease，你會

發現系統并不會給你發出錯誤資訊或者警告。用記憶體檢測工具去檢測記憶體的話，你可能會驚奇的發現你的對象仍然被銷毀了。

      其實在新生成一個Run

Loop的時候，系統會自動的建立一個NSAutoreleasePool  ，這個NSAutoreleasePool 無法被删除。

      在做記憶體測試的時候，請不要用NSString。OC對字元串作了特殊處理

      NSString  *str  =[ [NSString

alloc]  stringWithString:@”123”];

在輸出str的retain count 的時候，你會發現retain count 大于1。

四、手動管理記憶體

      使用alloc、new、copy建立一個對象，該對象的retain count

都等于1，需要用release來釋放該對象。誰建立，誰去釋放。在這3鐘方法以外的方法建立的對象，都被系統預設的聲明為autorelease。

      ClassA  *b = a;

      [b   retain];

      //do smoething

      [b release];

      b  =  nil;

把一個指針指派給另外一個指針的時候，a 指針所指向的對象的引用次數并沒有增加，也就是說，對象的retain

count依然等于1。隻有在retain了之後，retain count 才會加1。那麼，如果這時候執行[a 

release]，隻是a指針放棄了對對象的通路權，對象的retain count

減1，對象沒有被銷毀。隻有當b也執行了release方法之後，才會将對象銷毀掉。是以，誰retain了，誰就要release。

在對象被銷毀之後，指針依然是存在的。是以在release了之後，最好把指針賦為空，防止無頭指針的出現。順便一說，release一個空指針是合法的，但是不會發生任何事情。

如果你在一個函數中建立并傳回一個對象，那麼你需要把這個對象聲明為autorelease

      (ClassA  *)Function()

      {

           ClassA *a =

[[[ClassA   alloc]  init]  autorelease];

           return a;

      }

不這樣做的話，會造成記憶體洩露。

五、屬性與記憶體管理

蘋果一直沒有強調的一點是，關于屬性中的retain。事實上，屬性中帶有retain的，在指派的時候可能已經在合成的setter中retain了一次，是以，這裡也需要release。

@property實際上是getter和setter，@synthesize是合成這2個方法。為什麼在聲明了屬性之後可以用“.”來直接調用成員變量呢？那是因為聲明屬性以後系統根據你給的屬性合成了一個set方法和一個get方法。使用“.”與屬性并沒有直接關聯，如果你不嫌麻煩，在你的程式裡面多寫一個set和get方法，你也可以使用“.”來調用變量。

      @property()，如果你裡面什麼都不寫，那麼系統會預設的把你的屬性設定為：

      @property(atomic, assign)…..

關于nonatomic：

這個屬性沒有對應的atomic關鍵字，即使我上面是這麼寫，但atomic隻是在你沒有聲明這個特性的時候系統預設，你無法主動去聲明這一特性。

如果你的程式隻有一個主線程，或者你确定你的程式不會在2個或者以上線程運作的時候通路同一個變量，那麼你可以聲明為nonatomic。指定nonatomic特性，編譯器合成通路器的時候不會去考慮線程安全問題。如果你的多個線程在同一時間會通路到這個變量的話，可以将特性聲明為atomic(通過省略關鍵字nonatomic)。在這種特性的狀态下，編輯器在合成通路器的時候就會在通路器裡面加一個鎖（@synchronized），在同一時間隻能有一個線程通路該變量。

但是使用鎖是需要付出代價的，一個聲明為atomic的屬性，在設定和擷取這個變量的時候都要比聲明為nonatomic的慢。是以如果你不打算編寫多線程代碼，最好把變量的屬性特性聲明為nonatomic。

關于assign、retain和copy：

assign是系統預設的屬性特性，它幾乎适用于OC的所有變量類型。對于非對象類型的變量，assign是唯一可選的

特性。但是如果你在引用計數下給一個對象類型的變量聲明為assign，那麼你會在編譯的時候收到一條來自編譯器的警告。因為assign對于在引用計數下的對象特性，隻建立了一個弱引用（也就是平時說的淺複制）。這樣使用變量會很危險。當你release了前一個對象的時候，被指派的對象指針就成了無頭指針了。是以在為對象類型的變量聲明屬性的時候，盡量少（或者不要）使用assign。

      關于assign合成的setter，看起來是這樣的：

      -(void)setObjA:(ClassA  *)a

           objA 

=  a;

      在深入retain之前，先把聲明為retain特性的setter寫出來：

{

           If(objA !=

a)

   [objA  release];

   objA  =  a;

   [objA  retain];  //對象的retain count 加1

}

明顯的，在retain的setter中，變量retain了一次，那麼，即使你在程式中

      self.objA  =  a;

隻寫了這麼一句，objA仍然需要release，才能保證對象的retain count 是正确的。但是如果你的代碼

      objA  =  a；

隻寫了這麼一句，那麼這裡隻是進行了一次淺複制，對象的retain count 并沒有增加，是以這樣寫的話，你不需要在後面release objA。

這2句話的差別是，第一句使用了編譯器生成的setter來設定objA的值，而第二句隻是一個簡單的指針指派。

      copy的setter看起來是這樣的:

  ClassA  * temp  =  objA;

  objA  =  [a   copyWithZone:nil];

  [temp  release];

複制必須通過實作copyWithZone：這個方法，因次copy這個特性隻适用于擁有這個方法的類型，也就是說，必須這個類支援複制。複制是把原來的對象release掉，然後讓指針指向一個新的對象的副本。是以即使在setter裡面release了原來的對象，你仍然需要在後面release新指向的對象（副本）。

六、尾聲

IOS開發現在唯一能用的記憶體管理方式就是引用計數，無論你喜歡還是不喜歡。在一個記憶體緊缺的機器上，你編寫程式的時候也隻能步步為營，盡可能的讓你的程式騰出記憶體空間，并保證系統不會給你一個警告。即使蘋果在Mac

OS X 雪豹(v10.5)系統裡面添加了另外一種記憶體管理方式(垃圾收集)，但目前不适用于IOS。