ARC详解

Objective-C(以下简称OC)的内存管理是通过引用计数来完成的,具体来说有两种方式。以前呢,我们是通过MRC(Manual Reference Counting 手动引用计数)的方式来管理,而现在呢,现在苹果官方是推荐我们使用ARC(Automatic Reference Counting 自动引用计数)。

正文

内存管理基础知识

oc中对对象的引用计数retain count有影响的方法有:retain、release、autorelease等,其中retain会使对象的引用计数+1,而release与autorelease会使对象的引用计数减一。当执行release后,如果对象的引用计数减少为0,则执行对象的dealloc方法,来释放内存。总结起来就是:

  • retain 递增引用计数
  • release 递减引用计数
  • autorelease 在自动释放池 pop时,再递减引用计数

MRC 手动引用计数

在MRC管理方式中,管理原则是谁创建谁释放,即一个对象或者一个方法alloc或者retain了对象了,在使用完毕后,一定要执行release或者autorelease方法。如:

NSObject *obj = [[NSObject alloc] init];
//do something ...
[obj release];

在平时的编码过程中,我们需要创建和销毁非常多的对象,如果通过MRC的方式来管理的话,工作量会非常的繁琐,于是乎苹果的工程师为我们提供了更便捷的管理方式ARC。

ARC 自动引用计数

ARC简介

简单来说ARC的作用是编译器在编译的时候,帮我们加入适当的release和retain调用。例如在ARC中的如下代码:

- (void)foo
{
    NSObject *object = [[NSObject alloc] init];
    NSLog(@"%@", object);
}

上面这段代码,在ARC中会被改写为如下形式:

- (void)foo
{
    NSObject *object = [[NSObject alloc] init];
    NSLog(@"%@", object);
    [object release]; //ARC添加的
}

由此可见,在ARC的管理方式下,引用计数任然是有效的,只是release与retain操作交给ARC自动添加了。因为ARC会自动为我们添加内存管理语义,所以在ARC下是不能主动调用内存管理语义的,具体如下:

  • retain
  • release
  • autorelease
  • dealloc

熟悉MRC的人可能会觉得ARC只是替我们调用了release与retain等方法,其实ARC并不是直接通过消息派发机制来调用的,而是直接通过调用底层的C语言版本。C语言对应的方法如下:

  • retain -> objc_retain
  • release -> objc_release
  • autorelease -> objc_autorelease

ARC命名规则

总的来说ARC下的内存管理是通过命名规则来决定对象的管理权的归属,具体来说通过以下名称开头产生的对象管理权归调用者所有:

  • alloc
  • new
  • copy
  • mutableCopy

如果不是通过以上语句开头产生的,那么则有被调用方管理,ARC会在创建方法末尾添加调用autorelease。

示例如下:

@implementation Student
+ (id)newStudent:(NSString *)name
{
    Student *stu = [[Student alloc] init];
    stu.name = name;
    //管理权归被调用方所有
    return stu;
}

+ (id)studentWithName:(NSString *)name
{
    Student *stu = [[Student alloc] init];
    /**
     在arc下管理权归被调用者
     return [stu autorelease];
     */
    stu.name = name;
    return stu;
}

- (void)dealloc
{
    NSLog(@"%@ dealloc", self.name);
}



@end

void foo2()
{
    NSLog(@"%s begin", __func__);
    {
        Student *stu1, *stu2;
        stu1 = [Student newStudent:@"Jacky"];
        /**
         [stu1 release];
         */
        stu2 = [Student studentWithName:@"Nacy"];
    }
        NSLog(@"%s end", __func__);
}

运行结果:

2019-10-14 18:06:19.802799+0800 Test_ARC[9252:11351467] foo2 begin
2019-10-14 18:06:19.802865+0800 Test_ARC[9252:11351467] Jacky dealloc
2019-10-14 18:06:30.592471+0800 Test_ARC[9252:11351467] foo2 end
2019-10-14 18:06:33.308012+0800 Test_ARC[9252:11351467] Nacy dealloc

可能你会对这个运行结果存在疑惑,正常来说stu1与stu2的生命周期都应该在=={}==中,出了中括号这两个变量都应该销毁,变量销毁后,指向的对象也应该马上销毁。但是只有stu1在生命周期结束后销毁了,而stu2却延迟销毁了。为什么会这样呢,就像之前介绍说到的,stu2是通过==studentWithName==创建的,这不符合ARC中管理规则,所以stu2是以autorelease的方式返回的,内存管理方式是交给被调用方的。同理,就可以明白stu1会在变量作用于结束时销毁的原理了

ARC的优化

优化一 成对的retain与autorelease优化

上面讲到,如果对象是通过不符合ARC规则的方法创建的,那么ARC会为其加上autorelease,如果这时候接收的变量是强指针的话,那么ARC会为其加上retain调用。示例如下:

Student *stu = [Student studentWithName:@"Nacy"];
/**
在arc处理后代码变为
Student *stu = [Student studentWithName:@"Nacy"];
[stu retain];
*/

这样看来的话,在这里studentWithName中的autorelease与这里的retain就是多余的了,可以删除。但是为了兼容性,ARC没有直接删除。ARC不会直接调用autorelease,而是执行另外的函数objc_autoreleaseReturnValue。这个函数会检查返回值之后的代码,如果之后的代码有执行retain操作,那么就设置全局结构,不执行autorelease操作。同样的,在调用retain方法时,会调用objc_retainAutoreleasedReturnValue。这个方法会检查上面提到的标志位,如果标志位被设置了的话,那么就不会执行retain操作,并重置检测标志位。

优化二 设置实例变量

在MRC情况下,setter方法的内存管理是这样的

- (void)setObj:(id)obj
{
    id newObj = [obj retain]; //保留新值
    [_obj release]; //释放旧值
    _obj = newObj; //设置实例变量
}

但是在ARC下面,只需要设置实例变量即可,ARC会自动保留新值,释放旧值,最后才设置实例变量,就像是上面这样写的一样,ARC代码如下:

- (void)setObj:(id)obj
{
    _obj = obj; //设置实例变量
}
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