iOS开发：内存管理

Posted 2022-10-04 wuwuFQ

内存的五大区域

栈区（stack）

由编译器管理（分配释放），栈从高地址向低地址扩展，是一块连续的内存区域，遵循先进后出原则，由编译器自动分配释放，存放函数参数值、局部变量的值（函数中的基本数据类型），栈区的操作方式类似于数据结构中的栈（先进后出）。栈内存分配运算效率很高，但是分配的内存量有限，比如ios中栈区的大小是2M。

堆区(heap)

由程序员管理（分配释放）,堆从低地址向高地址扩展数据，采用链表形式管理内存段，就是通过new、malloc、realloc分配的内存块，根据引用计数来判断是否释放，分配方式类似于数据结构中的链表。在iOS开发中所说的“内存泄漏”说的就是堆区的内存。

全局区（又称静态区）（static）

由编译器管理（分配释放），程序结束后由系统释放。存放全局变量和静态变量。有两块区域组成全局区（静态区），一块是存放未初始化的全局变量和静态变量，另一块是初始化完成的全局变量和静态变量，这两块区域是相邻的。

常量区

由编译器管理（分配释放），在编译阶段完成分配，存放常量字符串。

代码区

存放函数体的二进制代码。

NSString* string = @"abcd";//常量string->栈
 
NSInteger index = 0; //index->栈
 
NSMutableString* mString = [[NSMutableString alloc] initWithString:@"abcd"];//mString->堆

引用计数

Objective-C提供了两种种内存管理方式：Manual Reference Counting（MRC，手动引用计数器），Automatic Reference Counting（ARC，自动引用计数）。ARC作为苹果新提供的技术，苹果推荐开发者使用ARC技术来管理内存；
无论是手动管理内存，还是ARC机制，都是通过对 引用计数 来进行内存管理的。

1. 每个对象都有一个关联的整数，称为引用计数器
2. 当代码需要使用该对象时，则将对象的引用计数加1
3. 当代码结束使用该对象时，则将对象的引用计数减1
4. 当引用计数的值变为0时，此时对象将被释放。
   • 当对象被创建（alloc、new或copy等方法）时，其引用计数初始值为1
   • 给对象发送retain消息，其引用计数加1
   • 给对象发送release消息，其引用计数减1
   • 当对象引用计数归0时，ObjC給对象发送dealloc消息销毁对象

MRC 手动内存管理

MRC模式下，所有的对象都需要手动的添加retain、release代码来管理内存。使用MRC，需要遵守谁创建，谁回收的原则。当引用计数为0的时候，必须回收，引用计数不为0，不能回收，如果引用计数为0，但是没有回收，会造成内存泄露。如果引用计数为0，继续释放，会造成野指针。为了避免出现野指针，我们在释放的时候，会先让指针=nil。

ARC 自动内存管理

ARC是IOS5推出的新功能，通过ARC，可以自动的管理内存。在ARC模式下，只要没有强指针（强引用）指向对象，对象就会被释放。在ARC模式下，不允许使用retain、release、retainCount等方法。并且，如果使用dealloc方法时，不允许调用[super dealloc]方法。

ARC模式下的property变量修饰词为strong、weak，相当于MRC模式下的retain、assign。strong :代替retain，缺省关键词，代表强引用。weak：代替assign，声明了一个可以自动设置nil的弱引用，但是比assign多一个功能，指针指向的地址被释放之后，指针本身也会自动被释放。

属性修饰符

属性默认修饰符：atomic、readwrite、strong(引用类型)、assign(基本类型)

• strong：强引用，ARC中使用，与MRC中retain类似，使用之后，引用计数+1。
• retain：强引用，MRC中使用，与ARC中strong类似，使用之后，引用计数+1。
• weak：弱引用 ，ARC中使用，如果只想的对象被释放了，其指向nil，一般IBOutlet、block、delegate里面经常会用weak，可以有效的避免野指针，其引用计数不会增加。
• assign：assign和unsafe_unretained的作用和weak相似，区别是如果属性指向的对象被释放，指针不会被置为nil，会出现野指针crash。如果assign指向的是基本数据类型如NSIntegar，那么将有栈来管理，不会出现野指针，iOS中默认对基本类型的修饰符就是assign。
• copy：常用于修饰有mutable子类的类型的变量，例如NSString/NSArray/NSDictionary，防止外面赋值是mutable数据改变以后导致里面的数据也被改了。只有实现了NSCopying协议的对象才可以拷贝，否则会crash。
• readwrite：同时生成getter和setter方法，属性可以读写（默认）
• readonly：只读特性，只会生成getter方法 不会生成setter方法，不希望属性在类外改变。
• atomic：原子性操作，给getter/setter加锁，多线程安全，有性能损耗。（默认）
• nonatomic：非原子操作，多线程访问可提高性能，但是线程不安全的。

AutoReleasePool

1. App启动后，苹果在主线程 RunLoop 里注册了两个 Observer，其回调都是 _wrapRunLoopWithAutoreleasePoolHandler()。
2. 第一个 Observer 监视的事件是 Entry(即将进入Loop)，其回调内会调用 _objc_autoreleasePoolPush() 创建自动释放池。其 order 是-2147483647，优先级最高，保证创建释放池发生在其他所有回调之前。
3. 第二个 Observer 监视了两个事件： BeforeWaiting(准备进入休眠) 时调用_objc_autoreleasePoolPop() 和 _objc_autoreleasePoolPush() 释放旧的池并创建新池；Exit(即将退出Loop) 时调用 _objc_autoreleasePoolPop() 来释放自动释放池。这个 Observer 的 order 是 2147483647，优先级最低，保证其释放池子发生在其他所有回调之后。
4. autoreleasepool底层的数据结构是一个autoreleasepage的双向链表，每个page的大小为4096字节，除了存储成员变量的大小，其他的位置都用来存储autorelease对象的地址，next变量永远指向下一个可以存放autorelease对象地址的地址空间
5. 当一个page1存储空间用完后，会创建一个新的page2，新的page2的parent指针指向满了的page1，page1的child指针会指向page2;
6. 程序启动就会创建一个autoreleasepool，会调用push，程序结束时，最后会调用pop，回收所有autorelease对象的内存；
7. 程序运行期间，同过监听runloop的休眠状态，调用push/pop方法，管理autorelease对象；
8. 每次push的时候，会往page里面添加一个哨兵对象，这个哨兵对象作为下次pop函数的入参，遇到哨兵对象，说明这次runloop循环添加到page的autorelease对象release完毕。