第33条:以弱引用避免保留环

Posted 2020-10-02 CHM

　　本条要点：（作者总结）

•  将某些引用设为 weak，可避免出现 “保留环”。
• weak 引用可以自动清空，也可以不自动清空。自动清空（autonilling）是随着 ARC 而引入的新特性，由运行期系统来实现。在具备自动清空功能的弱引用上，可以随意读取其数据，因为这种引用不会指向已经回收过的对象。

　　对象图里经常会出现一种情况，就是几个对象都以某种方式互相引用，从而形成“环”（cycle）。由于 Objective-C 内存管理模型使用引用计数架构，所以这种情况通常会泄漏内存，因为最后没有别的东西会引用环中的对象。这样的话，环里的对象就无法为外界所访问了，但对象之间尚有引用，这些引用使得它们都能继续存活下去，而不会为系统所回收。

　　最简单的保留环由两个对象构成，它们互相引用对方，图举例说明了这种情况。

　　　　　　　　　　　　　　

　　两个对象通过彼此之间的强

　　这种保留环的产生原因不难理解，且很容易就能通过查看代码而侦测出来：

 1 #import <Foundation/Foundation.h>
 2 
 3 @class EOCClassA;
 4 
 5 @class EOCClassB;
 6 
 7 
 8 
 9 @interface EOCClassA : NSObject
10 
11 @property (nonatomic, strong) EOCClassB *other;
12 
13 @end
14 
15 
16 
17 @interface EOCClassB : NSObject
18 
19 @property (nonatomic, Strong) EOCClassA  *other;
20 
21 @end

　　看代码很容易就能发现其中可能出现的保留环： 如果把 EOCClassA 实例的 other 属性设置成某个 EOCClassB 实例，而把这个 EOCClassB 实例的 other 属性又设置成这个 EOCClassA 实例，那么就会出现图中的保留环。

　　　　

　　图中保留环中只剩一个对象还为对象图里的其他对象所引用，移除此引用后整个保留环就泄漏了

　　保留环会导致内存泄漏。如果只剩一个引用还指向保留环中的实例，而现在又把这个引用移除，那么整个保留环就泄漏了。也就是说，没办法再访问其中的对象了。图中所示的保留环更复杂一些，其中有四个对象，只有 ObjectB 还为外界所引用，把仅有的这个引用移除之后，四者所占内存就泄漏了。

　　Mac OS X 平台的 Objective-C 程序有个选项，可以启用垃圾收集器（garbage collector），它会检测保留环，若发现外界不再引用其中的对象，则将之回收。但是，从 Mac OS X 10.8 开始，垃圾收集机制就废弃了，而且ios 系统从未支持过这项功能。因此，从一开始编码时就要注意别出现保留环。

　　避免保留环的最佳方式就是弱引用。这种引用经常用来表示 “非拥有关系”（nonowning relationship)。将属性声明为 unsafe_unretained 即可。修改刚才那段范例代码，将其属性声明如下:

 1 @import <Foundation/Foundation.h>
 2 
 3 @class EOCClassA;
 4 
 5 @class EOCClassB;
 6 
 7 @interface EOCClassA : NSObject
 8 
 9 @property (nonatomic, strong) EOCClassB *other;
10 
11 @end
12 
13 
14 
15 @interface EOCClassB : NSObject
16 
17 @property (nonatomic, unsafe_unretained) EOCClassA *other;
18 
19 @end

　　修改之后，EOCClassB 实例就不再通过 other 属性来拥有 EOCClassA 实例了。属性特质 (attribute) 中的 unsafe_unretained 一词表明，属性值可能不安全，而且不归此实例所拥有。如果系统已经把属性所指的那个对象回收了，那么在其上调用方法可能会使应用程序崩溃。由于本对象并不保留属性对象，因此其有可能为系统所回收。

　　用 unsafe_unretained 修饰的属性特质，其语义同 assign 特质等价（参见第 6 条）。然而，assign 通常只用于 “整体类型”（int、float、结构体等），unsafe_unretained 则多用于对象类型。这个词本身就表明其所修饰的属性可能无法安全使用（unsafe）。

　　Objective-C 中还有一项与 ARC 相伴的运行期特性，可以令开发者安全使用弱引用:这就是weak 属性特质。它与 unsafe_unretained 的作用完全相同。然而，只要系统把属性回收，属性值就会自动设为 nil。在刚才那段代码中，EOCClassB 的 other 属性可修改如下:

1 @property (nonatomic, weak) EOCClassA *other;

　　图演示了 unsafe_unretained 与 weak 属性的区别。

　　unsafe_unretained 与 weak 属性，在其所指的对象回收以后表现出来的行为不同

　　当指向 EOCClassA 实例的引用移除后，unsafe_unretained 属性仍然指向那个已经回收的实例，而 weak 属性则指向 nil。

　　但是，使用 weak 属性并不是偷懒的借口。在刚才那个例子中，如果在 EOCClassA 对象已经回收之后，引用它的 EOCClassB 实例仍然存活，那么就是编码错误。发生这种情况，就是 bug。开发者应确保程序中不出现此问题。然而，使用 weak 而非 unsafe_unretained 引用可以令代码更安全。应用程序也许会显示出错误的数据，但不会直接崩溃。这么做显然比令终端用户直接看到程序退出要好。不过无论如何，只要在所指对象已经彻底销毁后还继续使用弱引用，那就是依然是个 bug。比方说，用户界面中某个元素会把数据源设置给某个属性，并通过它来查询将要显示的数据。这种属性通常是弱引用。假如还未等界面元素查询完整源对象就已经回收，那么，继续使用弱引用虽不致程序崩溃。但却无法再查到数据了。

　　一般来说，如果不拥有某对象，那就不要保留它。这条规则对 collection 例外，collection 虽然并不直接拥有其内容，但是它要代表自己所属的那个对象来保留这些元素。有时，对象中的引用会指向另外一个并不归自己拥有的对象，比如 Delegate 模式就是这样（参见第23条）。

END