iOS內(nèi)存管理系列1之 內(nèi)存管理實(shí)現(xiàn)原理的深入分析

關(guān)于iOS的內(nèi)存管理機(jī)制其實(shí)網(wǎng)上有很多這方面的文章可以學(xué)習(xí),大家都知道是基于自動(dòng)引用計(jì)數(shù)方式來(lái)管理的,至于什么是自動(dòng)引用計(jì)數(shù)今天在這里我就不過(guò)多的贅述了,不懂的童鞋可以自行g(shù)oogle下。今天我們主要講講iOS內(nèi)存管理的一些思考方式:

1.自己生成的對(duì)象,自己所持有

所謂的自己生成的對(duì)象就是使用alloc,new,copy,mutableCopy方法生成并持有的對(duì)象,或者用retain方法持有的對(duì)象,或者以alloc/new/copy/mutableCopy這些關(guān)鍵字開(kāi)頭的方法生成的對(duì)象,一旦不再需要就要調(diào)用release方法進(jìn)行釋放,如:

{
    //調(diào)用alloc方法,所以屬于自己生成并持有對(duì)象,自己的引用計(jì)數(shù)加1
    id  obj = [[NSObject alloc] init];
    
}
//一但出了作用域,強(qiáng)引用失效,屬性obj被釋放,因?yàn)镹SObject對(duì)像的持有者不存在,所以NSObject對(duì)象也被廢棄掉

2.非自己生成的對(duì)象自己也能持有

如:

{
   //在NSMutableArray類的array方法的源碼中生成的對(duì)象,因?yàn)榉亲约荷?,所以自己無(wú)法持有,如果想讓自己持有的話需要retain一下,即在下面加一行[obj retain]
    id  obj = [NSMutableArray array];
    [obj retain];//變?yōu)樽约撼钟?}

3.不再需要自己持有的對(duì)象時(shí)需要釋放掉

如果是自己持有的對(duì)象,在不需要使用的時(shí)候,本著節(jié)約內(nèi)存的原則需要持有者釋放掉,

id obj = [[NSObject alloc] init];
[obj release];
//對(duì)象一經(jīng)釋放就不可以訪問(wèn)

如果要用某個(gè)方法生成對(duì)象,并將其返還給該方法的調(diào)用者,比如:

-(id)allocObject{

    //自己生成并持有對(duì)象
    id obj = [[NSObject alloc] init];
    
    //自己持有對(duì)象
    return obj;

}

如上所示,原封不動(dòng)的返回用alloc方法生成并持有的對(duì)象,就能讓調(diào)用方也持有該對(duì)象,因?yàn)閍llocObject這個(gè)名稱是符合前面所說(shuō)的命名規(guī)則的。

4.無(wú)法釋放非自己持有的對(duì)象

如果不是用上面所提到的方法生成的對(duì)象,如果在應(yīng)用程序中釋放的話就會(huì)造成崩潰。

id obj = [[NSObject alloc] init];
    //釋放對(duì)象
    [obj release];
    
    /*
     釋放之后再次釋放非自己持有的對(duì)象,應(yīng)用程序崩潰.
     崩潰情況:
     1,再度廢棄已經(jīng)廢棄了的對(duì)象時(shí)崩潰
     2,訪問(wèn)已經(jīng)廢棄了的對(duì)象時(shí)崩潰
     
     */
    [obj release];

alloc/retain/release/dealloc 的實(shí)現(xiàn)

因?yàn)槎贾繭bject-C是不開(kāi)源的,所以我們很難通過(guò)源碼看到里面的實(shí)現(xiàn),但是有個(gè)Cocoa的互換框架GNUstep,這倆框架的實(shí)現(xiàn)基本上大同小異,GNUstep是開(kāi)源的,你可以在這里下來(lái)下載GNUstep查看。

GNUstep/modules/core/base/base/Source/NSObject.m alloc

-(id)alloc{
    return [self allocWithZone:NSDefaultMallocZone()];
}
+(id)allocWithZone:(struct _NSZone *)zone{
    return  NSAllocateObject(self, 0, zone);
}

通過(guò)allocWithZone:類方法調(diào)用NSAllocateObject函數(shù)分配了對(duì)象,然后看看NSAllocateObject函數(shù)

struct obj_layout{
    
    NSUInteger retained;
}

inline id
NSAllocatedObject(Class aClass,NSUIntege extraBytes,NSZone *zone){

    int size = "計(jì)算容納對(duì)象所需內(nèi)存大小";
    id new = NSZoneMalloc(zone, size);
    memset(new, 0, size);
    new = (id) & ((struct obj_layout *) new)[1];
}

NSAllocatedObject函數(shù)通過(guò)調(diào)用NSZoneMalloc 函數(shù)來(lái)分配存放對(duì)象所需的內(nèi)存空間,之后將該內(nèi)存空間置0;最后返回作為對(duì)象而使用的指針。

alloc 類方法用結(jié)構(gòu)體obj_layout里面的retained整數(shù)來(lái)保存引用計(jì)數(shù),并將其寫(xiě)入對(duì)象內(nèi)存頭部,該對(duì)象內(nèi)存塊全部置0后返回

我們知道對(duì)象的引用計(jì)數(shù)可通過(guò)retainCount對(duì)象方法取得:

NSLog(@"retainCount = %d",[obj retainCount]);

retainCount的GNU源碼如下:

-(NSInteger)retainCount{
    return NSExtraRefCount(self) +1;
}
inline NSUInteger
NSExtraRefCount(id anObject)
{
    return ((struct obj_layout *) anObject)[-1].retained;
}

由對(duì)象尋址找到對(duì)象內(nèi)存頭部,從而訪問(wèn)其中的retained變量

GNUstep/modules/core/base/Source/NSObject.m release

-(void) release{
    if (NSDecrementExtraRefCountWasZero(self)) {
        
        [self dealloc];
    }
}

Bool 
NSDecrementExtraRefCountWasZero(id anObject){
    if (((struct obj_layout *) anObject)[-1].retained == 0)) {
        return YES;
    }else{
        ((struct obj_layout *)anObject)[-1].retained--;
        return NO;
    }
}

當(dāng)retained變量大于0時(shí)減1,等于0時(shí)調(diào)用dealloc 實(shí)例方法,廢棄對(duì)象。下面是廢棄對(duì)象時(shí)所調(diào)用的deallo方法的實(shí)現(xiàn)。

GNUstep/modules/core/base/Source/NSObject.m dealloc

-(void)dealloc{
    NSDeallocateObject(self);
}
inline void
NSDeallocateObject(id anobject){
    struct obj_layout *o = &((struct obj_layout *) anobject)[-1];
    free(o);
}

autorelease

GNUstep/modules/core/base/Source/NSObject.m autorelease

-(id)autorelease{

    [NSAutoreleasePool addObject:self];
}

autorelease實(shí)例方法的本質(zhì)就是調(diào)用NSAutoreleasePool對(duì)象的addObject方法。
接下來(lái)看下NSAutoreleasePool類的實(shí)現(xiàn),由于NSAutoreleasePool類的源碼比較復(fù)雜,所以我們假想一個(gè)簡(jiǎn)化的源代碼進(jìn)行說(shuō)明。
GNUstep/modules/core/base/Source/NSObject.m NSAutoreleasePool

-(void)addObject:(id)anObject{
    NSAutoreleasePool *pool = 取得正在使用的NSAutoreleasePool對(duì)象;
    if (pool !=nil) {
        [pool addObject:anObject];
    }else{
        NSLog(@"NSAutoreleasePool對(duì)象非存在狀態(tài)下調(diào)用autorelease");
    }
}

addObject類方法調(diào)用正在使用的NSAutoreleasePool對(duì)象的addObject實(shí)例方法。以下源碼中,被賦予pool變量的即為正在使用的NSAutoreleasePool對(duì)象

-(void)addObject:(id)anObject{
    NSAutoreleasePool *pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init];
    id obj = [[NSObject alloc] init];
    [obj autorelease];
}

如果嵌套生成或持有NSAutoreleasePool對(duì)象,就會(huì)使用最內(nèi)側(cè)的對(duì)象。下例中,pool12為正在使用的NSAutoreleasePool對(duì)象

  NSAutoreleasePool *pool0 = [[NSAutoreleasePool alloc] init];
          NSAutoreleasePool *pool1 = [[NSAutoreleasePool alloc] init];
              NSAutoreleasePool *pool2 = [[NSAutoreleasePool alloc] init];
     id obj = [[NSObject alloc] init];
     [obj autorelease];
             [pool0 drain];
        [pool1 drain];
   [pool2 drain];

下面看一下addObject實(shí)例方法的實(shí)現(xiàn):
GNUstep/modules/core/base/Source/NSAutoreleasePool.m addObject

-(void)addObject:(id)anObject{

    [[NSMutableArray array] addObject:anObject];
}

實(shí)際的GNUstep實(shí)現(xiàn)使用的是連接列表,這同在NSMutableArray對(duì)象中追加對(duì)象參數(shù)是一樣的
如果調(diào)用NSObject類的autorelease實(shí)例方法,該對(duì)象將被追加到正在使用的NSAutoreleasePool對(duì)象中的數(shù)組里

[pool drain];

下面為通過(guò)drain實(shí)例方法廢棄正在使用的NSAutoreleasePool對(duì)象的過(guò)程。
GNUstep/modules/core/base/Source/NSAutoreleasePool.m drain

-(void)drain{
    [self dealloc];
}
-(void)dealloc{
    [self emptyPool];
    [array release];
}
-(void)emptyPool{
    for (id obj in array) {
        [obj release];
    }
}

以上的實(shí)現(xiàn)是GNUstep里面的實(shí)現(xiàn),iOS里面的實(shí)現(xiàn)基本與之類似

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