第34条:以“自动释放池块”降低内存峰值

Posted 2020-10-02 CHM

　　本条要点：（作者总结）

　　

 

 

　　Objective-C 对象的生命期取决于其引用计数（参见第29条）。在 Objective-C 的引用计数架构中，有一项特性叫做“自动释放池”（autorelease pool）。释放对象有两种方式：一种是调用 release 方法，使其保留计数立即递减；另一种是调用 autorelease 方法，将其加入 “自动释放池”中。自动释放池用于存放那些需要稍后某个时刻释放的对象。清空（drain）自动释放池时，系统会向其中的对象发送 release 消息。

　　创建自动释放池所用语法如下:

1 　　@autorelease {
2 
3 　　// ...
4 
5 　　}

　　如果在没有创建自动释放池的情况下给对象发送autorelease 消息，那么控制台会输出这样一条消息:

　　Object 0xabcd0123 of class __NSCFString autoreleased

　　with no pool in place - just leaking -break on objc_ autoreleaseNoPool() to debug

　　然而，一般情况下无须担心自动释放池的创建问题。Mac OS X 与 ios 应用程序分别运行于 Cocoa 及 Cocoa Touch 环境中。系统会自动创建一些线程，比如说主线程或是 “大中枢派发”（Grand Central Dispatch, GCD）机制中的线程，这些线程默认都有自动释放池，每次执行“事件循环”（event loop）时，就会将其清空。因此，不需要自己来创建“自动释放池块”。通常只有一个地方需要创建自动释放池，那就是在 main 函数里，我们是自动释放池来包裹应用程序的主入口点 (main application entry point)。比如说，iOS 程序的 main 函数经常这样写:

1 　　int main (int argc, char *argv[]) {
2 
3 　　@autoreleasepool {
4 
5 　　　　return UIApplicationMain(argc, argv, nil, @"EOCAppDelegate");
6 　　}
7 　　}

　　从技术角度看，不是非得有个“自动释放池块”才行。因为块的末尾恰好就是应用程序的终止处，而此时操作系统会把程序所占的全部内存都释放掉。虽说如此，但是如果不写这个块的话，那么由 UIApplicationMain 函数所自动释放的那些对象，就没有自动释放池可以容纳了，于是系统会发出警告信息来表明这一情况。所以说，这个池可以理解成最外围捕捉全部自动释放对象所用的池。

　　下面这段代码中的花括号定义了自动释放池的范围。自动释放池于左花括号处创建，并于对应的右花括号处自动清空。位于自动释放池范围内的对象，将在此范围末尾处收到 release 消息。自动释放池可以嵌套。系统在自动释放对象时，会把它放到最内层的池里。比方说:

 1 @autoreleasepool {
 2 
 3 　　NSString *string = [NSString stringWithFormat:@"1= %i", 1];
 4 
 5 　　@autoreleasepool {
 6 
 7 　　　　NSNumber *number = [NSNumber numberWithInt:1];
 8 　　}
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10 }

　　本例中有两个对象，它们都是由类的工厂方法所创建，这样创建出来的对象会自动释放（参见第30条）。NSString 对象放在外围的自动释放池中，而 NSNumber 对象则放在里层的自动释放池中。将自动释放池嵌套用的好处是，可以借此控制应用程序的内存峰值，使其不致过高。

　　考虑下面这段代码:

1 for (int i = 0; i< 100000; i++) {
2 
3 　　[self doSomethingWithInt:i];
4 
5 }

　　如果  “doSomethingWithInt:”方法要创建临时对象，那么这些对象很可能会放在自动释放池里。比方说，它们可能是一些临时字符串。但是，即便这些对象在调用完方法之后就不再使用了，它们也依然处于存活状态，因为目前还在自动释放池里，等待系统稍后将其释放并回收。然而，自动释放池要等线程执行下一次事件循环时才会清空。这就意味着在执行 for 循环时，会持续有新的对象创建出来，并加入自动释放池中。所有这种对象都要等 for 循环执行完才会释放。这样一来，在执行 for 循环时，应用程序所占内存量就会持续上涨，而等到所有临时对象都释放后，内存用量又会突然下降。

　　这种情况不甚理想，尤其当循环长度无法预知，必须取决于用户输入时更是如此。比方说，要从数据库中读出许多对象。代码可能会这么写:

1 　　 NSArray *databaseRecords = /*...*/;
2 
3 　　NSMutableArray *people = [NSMutableArray new];
4 
5 　　for(NSDictionary *record in databaseRecords) {
6 
7 　　　　EOCPerson *person  = [ [EOCPerson alloc] initWithRecord:record];
8 　　　　[people addObject:person];
9 　　}

　　EOCPerson 的初始化函数也许会像上例那样，再创建出一些临时对象。若记录有很多条，则内存中也会有很多不必要的临时对象，它们本来应该提早回收的。增加一个自动释放池即可解决此问题。如果把循环内的代码包裹在“自动释放池块”中，那么在循环中自动释放的对象就会放在这个池，而不是线程的主池里面。例如:

 1 NSArray *databaseRecords = /*...*/;
 2 
 3 NSMutableArray *people = [NSMutableArray new];
 4 
 5 for (NSDictionary *record in databaseRecores) {
 6 
 7 　　@autoreleasepool {
 8 
 9 　　　　EOCPerson *perosn = [[EOCPerson alloc] initWithRecord:record];
10 　　　　[people addObject:person];
11 
12 　　}
13 
14 }

　　加上这个自动释放池之后，应用程序在执行循环时的内存峰值就会降低，不再像原来那么高了。内存峰值（high-memory waterline）是指应用程序在某个特定时段内的最大内存用量（highest memory footprint）。新增的自动释放池块可以减少这个峰值，因为系统会在块的末尾把某些对象回收掉。而刚才提到的那种临时对象，就在回收之列。

　　自动释放池机制就像 “栈”（stack）一样。系统创建好自动释放池之后，就将其推入栈中，而清空自动释放池，则相当于将其从栈中弹出。在对象上执行自动释放操作，就等于将其放入栈顶的那个池里。

　　是否应该用池来优化效率，完全取决于具体的应用程序。首先得监控内存用量，判断其中有没有需要解决的问题，如果没完成这一步，那就别急着优化。尽管自动释放池块的开销不太大，但毕竟还是有的，所以尽量不要建立额外的自动释放池。

　　如果在 ARC 出现之前就写过 Objective-C 程序，那么可能还记得有种老式写法，就是使用 NSAutoreleasePool 对象。这个特殊的对象与普通对象不同，它专门用来表示自动释放池，就像新语法中的自动释放池块一样。但是这种写法并不会在每次执行 for 循环时都清空池，此对象更为 “重量级”（heavyweight），通常用来创建那种偶尔要清空的池，比方说:

 1 　　NSArray *databaseRecords = /*...*/;
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 3 　　NSMutableArray *people = [NSMutableArray new];
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 5 　　int i = 0;
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 7 　　
 8 
 9 　　NSAutoreleasePool *pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init];
10 
11 　　for(NSDictionary *record in databaseRecords) {
12 
13 　　　　EOCPerson *person  =  [[EOCPerson alloc] initWithRecord:record];
14 　　[people addobject:person];
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16 　　// Drain the pool only every 10 cycles
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18 　　if (++i == 10) {
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20 　　[pool drain];
21 
22 　　i = 0;
23 
24 　　}
25 
26 　　}
27 
28 // Also drain at the end in case the loop is not a multiple or 10
29 
30 　　[pool drain];