Swift之深入解析Xcode13对Swift对象生命周期的优化

Posted 2021-12-11 Forever_wj

• 在 Xcode13 中，在 Build Setting 中，新增 Optimize Object Lifetimes 编译选项，默认是关闭的，Apple 建议将该选项设置为 YES，打开此优化项，可以减小 Swift 对象的生命周期，这样就可以更高效的使用内存。

• 在修改编译器设置为 YES 之前，先了解下 Swift 中的 ARC，需要注意以下几点：
• • 对象的生命周期从 init() 开始到最后一次使用结束；
• • 在生命周期结束之后，ARC 会将对象 dealloc；
• • ARC 通过引用计数来追踪对象的生命周期；
• • Swift 汇编器通过插入 retain/release 操作，来控制引用计数；
• • 当对象的引用计数为 0 时，Swift runtime 会将对象 dealloc。
• 现有如下示例代码：

class Traveler {
    var name: String
    var destination: String?
    init(name:String) {
        self.name = name
    }
}
func test() {
    let travel1 = Traveler(name: "Kody")   // ①
    // Retain
    let travel2 = travel1                  // ②
    // Release                             // ③
    travek2.destination = "Big Sur"        // ④    
    // Release
    print("Done traveling")
}

• 编译器编译器会在引用开始时插入 retain 操作，以及在最后一次使用时，插入 release 操作，由此可以分析出：
• • ① Travler 对象初始化时，引用计数为 1；
• • ② 在 travl2 引用 trvel1 时，对 Travler 对象进行 retain 操作，此时，引用计数为 2；
• • ③ 在最后一次使用 travel1 时，对 Travler 对象进行 release 操作，此时引用计数为 1；
• • ④ 在最后一次使用 travel2 时，对 Travler 对象进行 release 操作，此时引用计数为 0。
• 那么，此时 Travler 对象的生命周期从初始化（①）开始，到最后一次使用（④）结束。
• 在开启优化的情况下，运行该函数，结果为：

Traveler deinit ........
Done traveling

• 可以看出，在执行 print(“Done traveling”) 之前，Traveler 已经被释放，这样能够保证对象的最短生命周期。和 C++ 、OC 是不一样的，后者是在右括号执行完成后，才会销毁对象。
• 在大多数情况下，是没有问题的，但是如果存在弱引用（weak）或无主引用（unown）就需要特别注意，来看如下示例：

class Traveler {
    var name: String
    var account: Account?
    init(name:String) {
        self.name = name
    }
}

class Account {
    weak var traveler: Traveler?
    var points: Int

    init(points: Int, traveler: Traveler?) {
        self.traveler = traveler
        self.points = points
    }
    
    func printSummary() {
      if let travel = traveler {
            print("\\(travel.name) has \\(points) points")
        }
    }
}

func test() {    
    let travel = Traveler(name: "Kody")  
    let account = Account(points: 1000, traveler: travel)
    travel.account = account
    account.printSummary()
}

• Travel 对 Account 对象强引用，Account 对 Travel 对象弱引用。可以注意到，由于 account 引用 travel 是弱引用， 在代码 travel.account = account 时，此时，travel 对象已经被释放，当执行 travel.account = account 时，travel 对象为 nil，条件不成立，不会打印分数，此时，将会产生 bug。
• 通过 withExtendedLifetime 可以延长对象的生命周期，防止潜在的错误。如下所示，将 travel 的生命周期延长至 account.printSummary() 执行完：

func test() {
    let travel = Traveler(name: "Kody")
    let account = Account(points: 1000, traveler: travel)
    travel.account = account
    withExtendedLifetime(travel, {
        account.printSummary()
    })
}

• 或者使用 defer，延长至整个函数结束：

func test() {
    let travel = Traveler(name: "Kody")
    let account = Account(points: 1000, traveler: travel)
    defer {withExtendedLifetime(travel, {
    })}
    travel.account = account
    account.printSummary()
}

• 但这种方式不好，这会增加维护成本，也违背减少对象生命周期的初衷。
• 如果可以把向对象的访问限制为只允许强引用，就可以防止对象生命周期意外。在这里，printSummary() 函数被移回到了 Traveler 类并且 Account 类中的弱引用是隐藏的，现在必须通过 Travel 调用 printSummary() 函数，由于在 Traveler 中，对 Account 是强引用，可以消除潜在的错误。如下所示：

class Traveler {
    var name: String
    var account: Account?
    init(name:String) {
        self.name = name
    }
    
   func printSummary() {
      if let account = account {
            print("\\(name) has \\( account.points) points")
        }
    }
}

class Account {
    private weak var traveler: Traveler?
    var points: Int

    init(points: Int, traveler: Traveler?) {
        self.traveler = traveler
        self.points = points
    }
}
func test() {
    let travel = Traveler(name: "Kody")  
    let account = Account(points: 1000, traveler: travel)
    travel.account = account
    travel.printSummary()
}

• 那么，现在重新设计，避免 weak/unown 引用。增加一个中间类，把必须的信息存储到中间类中，打破原来的弱引用或者 unown 引用，使用中间类打破对象之间的互相引用。重新设计过后，类声明如下：

class PersonalInfo {
	var name: String
}

class T raveler {
	var info: PersonalInfo
	var account: Account?
}

class Account {
	var info: PersonalInfo
	var points: Int
}

• 它们之间的引用关系如图所示：

• 开启优化之后，会缩短对象的生命周期，如果在工程在对象的 deinit 方法做了依赖外部对象，那么可能此时依赖的外部对象已经释放，从而造成一些逻辑错误，这里需要注意。