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版本 1.1 發(fā)表于2010-03-08
前言
初學(xué)objectice-C的朋友都有一個(gè)困惑，總覺得對(duì)objective-C的內(nèi)存管理機(jī)制琢磨不透，程序經(jīng)常內(nèi)存泄漏或莫名其妙的崩潰。我在這里總結(jié)了自己對(duì)objective-C內(nèi)存管理機(jī)制的研究成果和經(jīng)驗(yàn)，寫了這么一個(gè)由淺入深的教程。希望對(duì)大家有所幫助，也歡迎大家一起探討。
此文涉及的內(nèi)存管理是針對(duì)于繼承于NSObject的Class。
一 基本原理
Objective-C的內(nèi)存管理機(jī)制與.Net/Java那種全自動(dòng)的垃圾回收機(jī)制是不同的，它本質(zhì)上還是C語(yǔ)言中的手動(dòng)管理方式，只不過稍微加了一些自動(dòng)方法。
1 Objective-C的對(duì)象生成于堆之上，生成之后，需要一個(gè)指針來指向它。
ClassA *obj1 = [[ClassA alloc] init];
2 Objective-C的對(duì)象在使用完成之后不會(huì)自動(dòng)銷毀，需要執(zhí)行dealloc來釋放空間（銷毀），否則內(nèi)存泄露。
[obj1 dealloc];
這帶來了一個(gè)問題。下面代碼中obj2是否需要調(diào)用dealloc？
ClassA *obj1 = [[ClassA alloc] init];
ClassA *obj2 = obj1;
[obj1 hello]; //輸出hello
[obj1 dealloc];
[obj2 hello]; //能夠執(zhí)行這一行和下一行嗎？
[obj2 dealloc];
不能，因?yàn)?/span>obj1和obj2只是指針，它們指向同一個(gè)對(duì)象，[obj1 dealloc]已經(jīng)銷毀這個(gè)對(duì)象了，不能再調(diào)用[obj2 hello]和[obj2 dealloc]。obj2實(shí)際上是個(gè)無效指針。
如何避免無效指針？請(qǐng)看下一條。
3 Objective-C采用了引用計(jì)數(shù)(ref count或者retain count)。對(duì)象的內(nèi)部保存一個(gè)數(shù)字，表示被引用的次數(shù)。例如，某個(gè)對(duì)象被兩個(gè)指針?biāo)赶颍ㄒ茫┠敲此?/span>retain count為2。需要銷毀對(duì)象的時(shí)候，不直接調(diào)用dealloc，而是調(diào)用release。release會(huì)讓retain count減1，只有retain count等于0，系統(tǒng)才會(huì)調(diào)用dealloc真正銷毀這個(gè)對(duì)象。
ClassA *obj1 = [[ClassA alloc] init]; //對(duì)象生成時(shí)，retain count = 1
[obj1 release]; //release使retain count減1，retain count = 0，dealloc自動(dòng)被調(diào)用,對(duì)象被銷毀
我們回頭看看剛剛那個(gè)無效指針的問題，把dealloc改成release解決了嗎？
ClassA *obj1 = [[ClassA alloc] init]; //retain count = 1
ClassA *obj2 = obj1; //retain count = 1
[obj1 hello]; //輸出hello
[obj1 release]; //retain count = 0，對(duì)象被銷毀
[obj2 hello];
[obj2 release];
[obj1 release]之后，obj2依然是個(gè)無效指針。問題依然沒有解決。解決方法見下一條。
4 Objective-C指針賦值時(shí)，retain count不會(huì)自動(dòng)增加，需要手動(dòng)retain。
ClassA *obj1 = [[ClassA alloc] init]; //retain count = 1
ClassA *obj2 = obj1; //retain count = 1
[obj2 retain]; //retain count = 2
[obj1 hello]; //輸出hello
[obj1 release]; //retain count = 2 – 1 = 1
[obj2 hello]; //輸出hello
[obj2 release]; //retain count = 0，對(duì)象被銷毀
問題解決！注意，如果沒有調(diào)用[obj2 release]，這個(gè)對(duì)象的retain count始終為1，不會(huì)被銷毀，內(nèi)存泄露。(1-4可以參考附件中的示例程序memman-no-pool.m)
這樣的確不會(huì)內(nèi)存泄露，但似乎有點(diǎn)麻煩，有沒有簡(jiǎn)單點(diǎn)的方法？見下一條。
5 Objective-C中引入了autorelease pool（自動(dòng)釋放對(duì)象池），在遵守一些規(guī)則的情況下，可以自動(dòng)釋放對(duì)象。（autorelease pool依然不是.Net/Java那種全自動(dòng)的垃圾回收機(jī)制）
5.1 新生成的對(duì)象，只要調(diào)用autorelease就行了，無需再調(diào)用release！
ClassA *obj1 = [[[ClassA alloc] init] autorelease]; //retain count = 1 但無需調(diào)用release
5.2 對(duì)于存在指針賦值的情況，代碼與前面類似。
ClassA *obj1 = [[[ClassA alloc] init] autorelease]; //retain count = 1
ClassA *obj2 = obj1; //retain count = 1
[obj2 retain]; //retain count = 2
[obj1 hello]; //輸出hello
//對(duì)于obj1，無需調(diào)用（實(shí)際上不能調(diào)用）release
[obj2 hello]; //輸出hello
[obj2 release]; //retain count = 2-1 = 1
細(xì)心的讀者肯定能發(fā)現(xiàn)這個(gè)對(duì)象沒有被銷毀，何時(shí)銷毀呢？誰(shuí)去銷毀它？（可以參考附件中的示例程序memman-with-pool.m）請(qǐng)看下一條。
6 autorelease pool原理剖析。（其實(shí)很簡(jiǎn)單的，一定要堅(jiān)持看下去，否則還是不能理解Objective-C的內(nèi)存管理機(jī)制。）
6.1 autorelease pool不是天生的，需要手動(dòng)創(chuàng)立。只不過在新建一個(gè)iphone項(xiàng)目時(shí)，xcode會(huì)自動(dòng)幫你寫好。autorelease pool的真名是NSAutoreleasePool。
NSAutoreleasePool *pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init];
6.2 NSAutoreleasePool內(nèi)部包含一個(gè)數(shù)組（NSMutableArray），用來保存聲明為autorelease的所有對(duì)象。如果一個(gè)對(duì)象聲明為autorelease，系統(tǒng)所做的工作就是把這個(gè)對(duì)象加入到這個(gè)數(shù)組中去。
ClassA *obj1 = [[[ClassA alloc] init] autorelease]; //retain count = 1，把此對(duì)象加入autorelease pool中
6.3 NSAutoreleasePool自身在銷毀的時(shí)候，會(huì)遍歷一遍這個(gè)數(shù)組，release數(shù)組中的每個(gè)成員。如果此時(shí)數(shù)組中成員的retain count為1，那么release之后，retain count為0，對(duì)象正式被銷毀。如果此時(shí)數(shù)組中成員的retain count大于1，那么release之后，retain count大于0，此對(duì)象依然沒有被銷毀，內(nèi)存泄露。
6.4 默認(rèn)只有一個(gè)autorelease pool，通常類似于下面這個(gè)例子。
int main (int argc, const char *argv[])
{
NSAutoreleasePool *pool;
pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init];
// do something
[pool release];
return (0);
} // main
所有標(biāo)記為autorelease的對(duì)象都只有在這個(gè)pool銷毀時(shí)才被銷毀。如果你有大量的對(duì)象標(biāo)記為autorelease，這顯然不能很好的利用內(nèi)存，在iphone這種內(nèi)存受限的程序中是很容易造成內(nèi)存不足的。例如：
int main (int argc, const char *argv[])
{
NSAutoreleasePool *pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init];
int i, j;
for (i = 0; i < 100; i++ )
{
for (j = 0; j < 100000; j++ )
[NSString stringWithFormat:@"1234567890"];//產(chǎn)生的對(duì)象是autorelease的。
}
[pool release];
return (0);
} // main
（可以參考附件中的示例程序memman-many-objs-one-pool.m，運(yùn)行時(shí)通過監(jiān)控工具可以發(fā)現(xiàn)使用的內(nèi)存在急劇增加，直到pool銷毀時(shí)才被釋放）你需要考慮下一條。
7 Objective-C程序中可以嵌套創(chuàng)建多個(gè)autorelease pool。在需要大量創(chuàng)建局部變量的時(shí)候，可以創(chuàng)建內(nèi)嵌的autorelease pool來及時(shí)釋放內(nèi)存。（感謝網(wǎng)友hhyytt和neogui的提醒，某些情況下，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)創(chuàng)建autorelease pool, 請(qǐng)參見第四章）
int main (int argc, const char *argv[])
{
NSAutoreleasePool *pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init];
int i, j;
for (i = 0; i < 100; i++ )
{
NSAutoreleasePool *loopPool = [[NSAutoreleasePool alloc] init];
for (j = 0; j < 100000; j++ )
[NSString stringWithFormat:@"1234567890"];//產(chǎn)生的對(duì)象是autorelease的。
[loopPool release];
}
[pool release];
return (0);
} // main
（可以參考附件中的示例程序memman-many-objs-many-pools.m，占用內(nèi)存的變化極小）
示例代碼文件鏈接：http://files.cnblogs.com/VinceYuan/objective-c-memman.zip