iOS程式設計基礎-OC（四）-記憶體管理

該系列文章系個人讀書筆記及總結性内容，任何組織和個人不得轉載進行商業活動！

上一節介紹了消息傳遞和消息轉發，接下來我們看看記憶體管理相關的内容；

 第4章 記憶體管理

     恰當的記憶體管理是正确而高效地開發程式的關鍵；

         本章詳細介紹為OC程式配置設定和釋放記憶體的途徑、OC的記憶體模型，以及如何編寫實作恰當記憶體管理的程式；

         計算機作業系統為程式配置設定有限記憶體，程式應該僅适用其必需的記憶體；

     OC語言及其運作時環境提供了支援應用記憶體管理的機制；

     4.1 程式的記憶體使用情況

     計算機記憶體中存儲和使用程式的方式：

         OC可執行程式是由（可執行）代碼、初始化和未初始化的程式資料、連結資訊、重定位資訊、局部資料和動态資料構成的；

         其中：

             程式資料包括靜态方式聲明的變量和程式常量（即在程式編譯時在代碼中設定的常數）；

             可執行代碼、程式資料以及連結與重定位資訊會以靜态方式被配置設定記憶體，并在程式的聲明周期中一直存在；

             局部（自動）資料在語句中聲明并且隻在該語句中有效，語句執行後，局部資料不會繼續存在；

             從文法上來說，OC的複合語句塊就是又括号{}封裝的語句集合；

     自動資料被存儲在程式棧中，程式棧通常是在執行程式/線程前就被設定尺寸的記憶體段；

         棧用于存儲局部變量和調用方法/函數的上下文資料；

         上下文資料包括方法的輸入參數、傳回值，以及調用完方法後繼續執行程式的代碼位址；

         作業系統會自動管理這些記憶體；這些資料會獲得棧中的記憶體，而配置設定給這些資料的記憶體會在他們失效後被釋放；

     在運作時，OC會将建立的對象（通過NSObject的alloc方法建立的）存儲在動态配置設定的記憶體即堆記憶體中；

         以動态方式建立對象就意味着需要進行記憶體管理，因為在堆記憶體中建立的對象永遠不會超過其作用範圍；

     地位位址----------------------->高位位址

     可執行的二進制代碼->程式資料->堆->未使用的記憶體->棧->輸入程式的資料

     為程式代碼配置設定的記憶體是在編寫程式的時候設定的，是以占用的是系統記憶體；

     OC程式記憶體管理的必要性：

         一方面，程式的棧尺寸（通常）是在程式啟動時确定的，會自動由系統管理；

         另一方面，在OC中對象是在程式執行時動态建立的，不會有系統自動回收；

     不進行記憶體管理和錯誤的記憶體管理會導緻：

     1）記憶體洩漏：

         程式沒有釋放不再使用的對象，就會導緻該問題；繼續配置設定記憶體的話，最終會耗盡系統記憶體；

     2）懸挂指針：

         程式釋放了仍在使用的對象，會導緻該問題；如果将來程式嘗試通路這些對象，就會出現程式錯誤；

     4.2 OC的記憶體模型

     OC的記憶體管理是通過引用計數實作的；

         引用計數是一種通過對象的唯一引用，确定對象是否正在被使用的技術；

         如果對象的引用計數降到了0，對象就會被視為不再有用，而且運作時系統也會釋放它的記憶體；

     蘋果OC開發環境提供了兩種記憶體管理機制：

         手動管理（MRR）（也就是我們通常說的MRC，C是count的意思，是相對ARC來說的）；

         自動引用計數（ARC）；

     4.3 手動管理

     手動管理（MRR）：是一種建立在對象所有權概念上的記憶體管理機制；

         隻要對象所有者還存在，對象就不會被OC運作時環境釋放；

         可以通過編寫代碼精确的管理對象的回收利用；

     我們先來了解下通路和使用對象的方式，以及通路對象與對象所有權之間的差别；

     4.3.1 對象引用和對象所有權

     OC對象是通過指向OC對象記憶體位址的變量，以間接方式通路的；

         這種變量就是C語言中的指針；

         指針的應用範圍很廣，包括OC的基本資料類型與C語言的資料類型；

         但，對象指針專門用于OC對象的互動操作；

     對象指針實作了OC對象的通路功能；

         但是，它們本身并不能管理所有權；

         比如:

             A * a = [[A alloc] init];

             A * b = a;

         聲明一個對象指針 ，指向另一個同類型的對象指針；我們雖然改變了指針的指向，但是并未設定原始對象的所有權；

             這會導緻，如果a被釋放了，b就指向了一個不合法的對象；

     要以MRR方式管理對象生命周期：即保留和釋放，在編寫代碼時需要遵守一系列記憶體管理規則；

     4.3.2 記憶體管理基本原則

     要正确使用MRR，編寫代碼時必須在擷取對象所有權與釋放對象所有權之間進行平衡；

     是以需遵循：

     1）為建立的所有對象設定所有權：

         應使用名稱以alloc、new、copy或mutableCopy開頭的方法建立OC對象；

         還應通過向塊發送copy消息，以動态的方式建立OC塊對象；

     2）應使用retain方法擷取對象（你尚未擁有）的所有權：

         使用NSObject的retain方法可以獲得對象的所有權；

         使用retain可以擷取你想要長時間使用的對象的所有權，這樣做通常可以将其存儲為屬性值，并防止其他操作無意中釋放該對象；

     3）當不再使用某個對象時，必須放棄其所有權：

         使用NSObject類的release和autorelease方法可以釋放對象的所有權；

         使用autorelease方法可以在目前自動釋放代碼塊的末尾，放棄對象的所有權；

         如果對象的引用計數為0，這兩種方法都會對對象執行dealloc方法；

     4）不能放棄不歸你所有的對象的所有權：

         這樣做會導緻過早滴釋放這些對象，如果程式嘗試方位已經被釋放的對象，就會出錯；

     注意，所有權是對象指針變量相對于對象來講的，對象一直都在，擷取和釋放的是對象指針變量對 對象的所有權；對象的所有權（用計數表示）清0時，相應的記憶體空間也會被運作時系統釋放；

     釋放操作：

     1）釋放記憶體：

         當對象的引用計數為0時，運作時系統會通過NSObject類的dealloc方法釋放掉該對象使用的記憶體；（注意了解這句話）

         該方法還提供了放棄子類對象所有權的架構：

             -(void)dealloc{

                 [... release];

                 ...

                 [super dealloc];

             }

         你編寫的類（通常都是NSObject類的子類）都應該重寫dealloc方法，調用它們執行個體變量的release方法，然後調用它們父類的dealloc方法；

         通過這種方式可以是你編寫的類，遵循類的層次結構以适當的方式放棄對象的所有權；

     2）通過autorelease方法延遲釋放操作：

         通過NSObject類的autorelease方法可以在自動釋放池代碼塊的末尾，調用對象中的方法；

         自動釋放代碼塊 提供了在将來某個時間放棄對象所有權的機制，因而無須編寫調用對象中release方法的具體代碼，并能避免對象立刻被釋放的情況；

         使用@autorelease指令可以定義自動釋放池代碼塊：

             @autorelease{

                 //建立自動釋放對象的代碼

                 ...

             }

         應該總是将建立自動釋放對象的代碼放在自動釋放池代碼塊中；

             否則他們将無法收到release消息，進而導緻記憶體洩漏；

         用于建立iOS和Mac OS X應用的蘋果應用架構，尤其是AppKit和UIKit，能夠自動提供自動釋放代碼塊；

         需要手動編寫自動釋放代碼塊的情況有以下幾種：

         （1）你編寫的程式不是以蘋果UI架構為基礎的，如指令行工具；

         （2）你實作的邏輯中含有建立很多臨時對象的循環；

             為了降低應用占用記憶體的最大值，你在該循環中添加自動釋放池代碼塊，以便在下一次疊代前處置這些對象；

         （3）你編寫的應用派生出來一個或多個輔助線程；

             你必須在執行輔助線程的位置添加自己編寫的自動釋放池代碼塊，否則你的應用就會記憶體洩漏；

     舉個例子：

         你可以向這樣寫：

         @autorelease{

             A * a = [[[A alloc] init] autorelease];

             ...

         }

     注意：

         上述對象在建立并初始化之後，會立即收到autorelease消息，這通常由一條複合語句實作；

         這種設計可以確定所有通過autorelease消息建立的對象都會在程式結束前、在自動釋放代碼塊的末尾被釋放；

     4.3.3 使用MRR

     示例：

         NSString * string1 = [NSString new];//new為建立的對象設定所有權

         NSString * string2 = string1;   //對象指針變量指派

         [string2 retain];               //對象指針變量使用retain擷取對象所有權

         AClass * a = [[AClass alloc] init];//alloc為建立的對象設定所有權

         [string1 release];

         [string2 release];              //對象指針變量使用release放棄對象所有權

         [a release];

     以上示例展示了 以動态方式建立對象時，調動初始化和釋放方式的順序；

         所有對象的建立/保留和釋放消息都達到了平衡；

     Xcode的Product菜單的Analyze選項：該工具會分析程式，檢測潛在的記憶體洩漏，懸挂指針等問題；（Commend + shift + B）

     當然也可以用Xcode Instrument工具進行記憶體使用情況的分析；

     下一節介紹自動引用計數的使用；