iOS 內(nèi)存泄漏排查方法及原因分析

本文將從以下兩個(gè)層面解決iOS內(nèi)存泄漏問(wèn)題：

  • 內(nèi)存泄漏排查方法（工具）
  • 內(nèi)存泄漏原因分析（解決方案）

在正式開始前，我們先區(qū)分兩個(gè)基本概念：

  1. 內(nèi)存泄漏（memory leak）：是指申請(qǐng)的內(nèi)存空間使用完畢之后未回收。
    一次內(nèi)存泄露危害可以忽略，但若一直泄漏，無(wú)論有多少內(nèi)存，遲早都會(huì)被占用光，最終導(dǎo)致程序crash。（因此，開發(fā)中我們要盡量避免內(nèi)存泄漏的出現(xiàn)）
  2. 內(nèi)存溢出（out of memory）：是指程序在申請(qǐng)內(nèi)存時(shí)，沒(méi)有足夠的內(nèi)存空間供其使用。
    通俗理解就是內(nèi)存不夠用了，通常在運(yùn)行大型應(yīng)用或游戲時(shí)，應(yīng)用或游戲所需要的內(nèi)存遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了你主機(jī)內(nèi)安裝的內(nèi)存所承受大小，就叫內(nèi)存溢出。最終導(dǎo)致機(jī)器重啟或者程序crash。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)：

概念 區(qū)別說(shuō)明
內(nèi)存泄漏 供應(yīng)方（操作系統(tǒng)）能提供給需求方（App）的內(nèi)存越來(lái)越少。
內(nèi)存溢出 需求方（App）需要的內(nèi)存過(guò)大，超過(guò)供應(yīng)方（操作系統(tǒng)）負(fù)載。

一、排查方法

我們知道，iOS開發(fā)有“ARC機(jī)制”幫忙管理內(nèi)存，但在實(shí)際開發(fā)中，如果處理不好堆空間上的內(nèi)存還是會(huì)存在內(nèi)存泄漏的問(wèn)題。如果內(nèi)存泄漏嚴(yán)重，最終會(huì)導(dǎo)致程序的崩潰。

首先，我們需要檢查我們的App有沒(méi)有內(nèi)存泄漏，并且快速定位到內(nèi)存泄漏的代碼。目前比較常用的內(nèi)存泄漏的排查方法有兩種，都在Xcode中可以直接使用：

  • 第一種：靜態(tài)分析方法（Analyze）
  • 第二種：動(dòng)態(tài)分析方法（Instrument工具庫(kù)里的Leaks）。一般推薦使用第二種。

1.1 靜態(tài)內(nèi)存泄漏分析方法：

  • 第一步：通過(guò)Xcode打開項(xiàng)目，然后點(diǎn)擊Product->Analyze，開始進(jìn)入靜態(tài)內(nèi)存泄漏分析。

    如下圖所示：
    靜態(tài)內(nèi)存泄漏分析

  • 第二步：等待分析結(jié)果。

  • 第三步：根據(jù)分析的結(jié)果對(duì)可能造成內(nèi)存泄漏的代碼進(jìn)行排查，如下圖所示。

靜態(tài)內(nèi)存泄漏分析結(jié)果

PS：靜態(tài)內(nèi)存泄漏分析能發(fā)現(xiàn)大部分問(wèn)題，但只是靜態(tài)分析，并且并不準(zhǔn)確，只是有可能發(fā)生內(nèi)存泄漏。一些動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配的情形并沒(méi)有分析。如果需要更精準(zhǔn)一些，那就要用到下面要介紹的動(dòng)態(tài)內(nèi)存泄漏分析方法（Instruments工具中的Leaks方法）進(jìn)行排查。

1.2 動(dòng)態(tài)內(nèi)存泄漏分析方法：

靜態(tài)內(nèi)存泄漏分析不能把所有的內(nèi)存泄漏排查出來(lái)，因?yàn)橛械膬?nèi)存泄漏發(fā)生在運(yùn)行時(shí)，當(dāng)用戶做某些操作時(shí)才發(fā)生內(nèi)存泄漏。這是就要使用動(dòng)態(tài)內(nèi)存泄漏檢測(cè)方法了。

步驟如下：

  • 第一步：通過(guò)Xcode打開項(xiàng)目，然后點(diǎn)擊Product->Profile，如下圖所示：
動(dòng)態(tài)內(nèi)存泄漏分析-1
  • 第二步：按上面操作，build成功后跳出Instruments工具，如上圖右側(cè)圖所示。選擇Leaks選項(xiàng)，點(diǎn)擊右下角的【choose】按鈕。如下圖：
動(dòng)態(tài)內(nèi)存泄漏分析-2
  • 第三步：這時(shí)候項(xiàng)目程序也在模擬器或手機(jī)上運(yùn)行起來(lái)了，在手機(jī)或模擬器上對(duì)程序進(jìn)行操作，工具顯示效果如下：
Leaks使用

點(diǎn)擊左上角的紅色圓點(diǎn)，這時(shí)項(xiàng)目開始啟動(dòng)了，由于Leaks是動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，所以手動(dòng)進(jìn)行一系列操作，可檢查項(xiàng)目中是否存在內(nèi)存泄漏問(wèn)題。如圖所示，橙色矩形框中所示綠色為正常，如果出現(xiàn)如右側(cè)紅色矩形框中顯示紅色，則表示出現(xiàn)內(nèi)存泄漏。

選中Leaks Checks,在Details所在欄中選擇CallTree,并且在右下角勾選Invert Call Tree 和Hide System Libraries，會(huì)發(fā)現(xiàn)顯示若干行代碼，雙擊即可跳轉(zhuǎn)到出現(xiàn)內(nèi)存泄漏的地方，修改即可。

舉個(gè)例子：

PS：AFHTTPSessionManager內(nèi)存泄漏是一個(gè)很常見(jiàn)的問(wèn)題：解決方法有兩種：點(diǎn)擊這里

二、內(nèi)存泄漏的原因分析

目前，在ARC環(huán)境下，導(dǎo)致內(nèi)存泄漏的根本原因是代碼中存在循環(huán)引用，從而導(dǎo)致一些內(nèi)存無(wú)法釋放，最終導(dǎo)致dealloc()方法無(wú)法被調(diào)用。主要原因大概有一下幾種類型：

2.1 ViewController中存在NSTimer

如果你的ViewController中有NSTimer，那么你就要注意了，因?yàn)楫?dāng)你調(diào)用

[NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:1.0 
                                 target:self 
                               selector:@selector(updateTime:) 
                               userInfo:nil 
                                repeats:YES];
  • 理由：這時(shí) target: self，增加了ViewController的retain count，
    即self強(qiáng)引用timer，timer強(qiáng)引用self。造成循環(huán)引用。
  • 解決方案：在恰當(dāng)時(shí)機(jī)調(diào)用[timer invalidate]即可。

2.2 ViewController中的代理delegate

代理在一般情況下，需要使用weak修飾。如果你這個(gè)VC需要外部傳某個(gè)delegate進(jìn)來(lái)，通過(guò)delegate+protocol的方式傳參數(shù)給其他對(duì)象，那么這個(gè)delegate一定不要強(qiáng)引用，盡量使用weak修飾，否則你的VC會(huì)持續(xù)持有這個(gè)delegate，直到代理自身被釋放。

  • 理由：如果代理用strong修飾，ViewController（self）會(huì)強(qiáng)引用View，View強(qiáng)引用delegate，delegate內(nèi)部強(qiáng)引用ViewController（self）。造成內(nèi)存泄漏。
  • 解決方案：代理盡量使用weak修飾。

舉個(gè)例子：代理一般用weak修飾，避免循環(huán)引用。

@class QiAnimationButton;
@protocol QiAnimationButtonDelegate <NSObject>

@optional
- (void)animationButton:(QiAnimationButton *)button willStartAnimationWithCircleView:(QiCircleAnimationView *)circleView;
- (void)animationButton:(QiAnimationButton *)button didStartAnimationWithCircleView:(QiCircleAnimationView *)circleView;
- (void)animationButton:(QiAnimationButton *)button willStopAnimationWithCircleView:(QiCircleAnimationView *)circleView;
- (void)animationButton:(QiAnimationButton *)button didStopAnimationWithCircleView:(QiCircleAnimationView *)circleView;
- (void)animationButton:(QiAnimationButton *)button didRevisedAnimationWithCircleView:(QiCircleAnimationView *)circleView;

@end


@interface QiAnimationButton : UIButton

@property (nonatomic, weak) id <QiAnimationButtonDelegate> delegate;

- (void)startAnimation; //!< 開始動(dòng)畫
- (void)stopAnimation; //!< 結(jié)束動(dòng)畫
- (void)reverseAnimation; //!< 最后的修改動(dòng)畫

2.3 ViewController中Block

在我們?nèi)粘ｉ_發(fā)中，如果block使用不當(dāng)，很容易導(dǎo)致內(nèi)存泄漏。

  • 理由：如果block被當(dāng)前ViewController（self）持有，這時(shí)，如果block內(nèi)部再持有ViewController（self），就會(huì)造成循環(huán)引用。
  • 解決方案：在block外部對(duì)弱化self，再在block內(nèi)部強(qiáng)化已經(jīng)弱化的weakSelf

For Example：

    __weak typeof(self) weakSelf = self;

    [self.operationQueue addOperationWithBlock:^{

        __strong typeof(weakSelf) strongSelf = weakSelf;

        if (completionHandler) {
            
            KTVHCLogDataStorage(@"serial reader async end, %@", request.URLString);
            
            completionHandler([strongSelf serialReaderWithRequest:request]);
        }
    }];
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