iOS:內存管理（一）：OC中的內存管理

 

前言：

之前iOS的項目大多是有使用StroryBoard以及ARC的，iOS推出的這兩個特性確實帶來了一些好處。StoryBoard讓界面跳轉邏輯更清楚，也可以將一些功能模塊獨立復用。而ARC則從手動管理內存的麻煩，可以更專注於程序邏輯、架構與設計模式等。但是，這兩個特性還是蠻有爭議的，也存在不少坑，至使外面很多iOS開發的直接拋棄他們。首先是StroryBoard，像xib一樣，最大的坑就是版本管理的問題。像我以往的項目，都是自己獨立開發的，問題不大，但項目一大，團隊合作的話少不了版本管理，但是你一打開，不小心動一動，StroryBoard就被修改了，這對版本管理無疑是災難。另外就是使用StroryBoard得更大的內存消耗。而對於ARC，很多人的顧慮一是擔心技術不成熟，自己管理更放心；二是擔心由非ARC遷移到ARC可能會有風險；三是認為ARC只支持iOS5及其以上版本。其實我是較認同ARC技術的，手動管理管理不善的話跟容易泄露，而我做的項目中使用ARC完全沒有問題；非ARC到ARC的問題，apple體用的可以針對特定文件使用ARC，問題應該也不大；再來ARC其實也可以支持4.3的版本，不過要做一些修改。

綜上，在多人團隊協作中，StroryBoard確實不宜采用，但是ARC則是相對成熟的了，其實可以使用，減輕開發成本，縮短開發周期。

但是，使用ARC也不是意味這對其原本的手動管理完全不用了解，加上很大部分公司仍沒有擁抱ARC，故有接下來《iOS：內存管理》的內容。轉載自 子龍山人 博客的譯文，原文來自http://www.raywenderlich.com/。

 

(譯）Object-C中的內存管理

原文鏈接地址：http://www.raywenderlich.com/2657/memory-management-in-objective-c-tutorial

　　免責申明（必讀！）：本博客提供的所有教程的翻譯原稿均來自於互聯網，僅供學習交流之用，切勿進行商業傳播。同時，轉載時不要移除本申明。如產生任何糾紛，均與本博客所有人、發表該翻譯稿之人無任何關系。謝謝合作！

　　注：本教程由北方和我本人合作翻譯。

教程截圖：

     當我檢查其他開發人員的代碼時，似乎最常見的錯誤總是圍繞在以Object-C中的內存管理為中心。如果您使用的語言是java或C#，它們會自動為您處理內存管理，但這也會使你對於手工內存管理工作更加迷惑。因此，在本教程中，您將通過一些實踐來學習Object-C中的內存管理是如何工作的。我們將討論引用計數如何工作，並通過學習內存管理的所有關鍵點來構建一個真實世界的例子——一個關於您喜愛的壽司類型的應用程序。

　　本教程是針對初學者的iOS開發人員或者時關注這個主題的中級開發人員。廢話就少啰嗦了，開始編碼。

 開始

　　在xcode開發環境中，打開File\New Project，選擇iOS\Application\Navigation-based Application，並將新項目命名為ProMemFun，執行Build\Build and Run, 在模擬器中你會看到一個如下空表視圖：

 

　　比方說，我們希望在這個列表中填入我們喜愛的壽司類型。最簡單的方法是創建一個數組來容下每一種壽司類型的字符串名稱，然后每次我們顯示一行，從數組中放入合適的字符串到表格中。在rootViewController.h中為壽司類型聲明一個實例變量，代碼如下：

#import <UIKit/UIKit.h>
 
@interface RootViewController : UITableViewController {
    NSArray * _sushiTypes;
}
 
@end 

　　通過這個聲明，每個RootViewController實例對象將有空間來存儲一個指向NSArray數組的指針，這是一個Object-C類，使用這個數組初始化后就不能改變它。如果你需要更改一個初始化后的數組（例如，添加一項后），你應該使用NSMutableArray替代。 

　　也許你會奇怪，為什么我們在命名的變量前面添加一個下划線？這恰好是我喜歡做的事情，這樣做有些事情會變得更容易。在后續的關於Objec-C教程中我將討論我為什么喜歡這么做，但是現在請注意，到目前為止，我們所作的是僅僅添加了一個實例變量，沒有做與屬性相關的東東，我們把它命名為“以下划線開頭”，這只是一個個人的喜好問題，其實它沒有做特別的東西。

　　現在，打開RootViewController.m文件，注釋viewDiaLoad，然后設置以下代碼：

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
 
    _sushiTypes = [[NSArray alloc] initWithObjects:@"California Roll", 
                   @"Tuna Roll", @"Salmon Roll", @"Unagi Roll", 
                   @"Philadelphia Roll", @"Rainbow Roll",
                   @"Vegetable Roll", @"Spider Roll", 
                   @"Shrimp Tempura Roll", @"Cucumber Roll",
                   @"Yellowtail Roll", @"Spicy Tuna Roll",
                   @"Avocado Roll", @"Scallop Roll",
                   nil];
} 

 

　　現在我們進入內存管理，Object-C中創建的對象使用的是引用計數。這就意味着每一個對象都跟蹤有多少其他的對象引用它。一旦引用計數變為0，這個對象的內存就會安全的釋放掉。

　　作為一個程序員，你要確保對象的引用計數總是准確的。當你在某個地方存儲了一個對象的指針（比如是實例變量），你需要增加引用計數，有時候需要遞減引用計數。

“我的天啊”，你可能會思考，“這聽起來太復雜和混亂了”，不要擔心，做起來要比聽起來簡單些。

 

初始化對象和釋放對象的內存

　　不管什么時候你在Object-c中創建一個對象，首先你要調用alloc為這個對象去分配內存空間，然后調用init方法去初始化這個對象，當init方法不帶任何參數時，有時候你會看到程序員用new方法替代（這類似於先調用alloc，然后調用init）。

　　最重要的是一旦你這么做了，你會得到一個新的對象，並且它的引用計數置為1。因此，當完成所有的工作后，你需要遞減引用計數。

好了，我們給出一個開頭。仍然是在RootViewController.m中，去文件末尾，像下面一樣設置viewDidUnload和dealloc方法：

- (void)viewDidUnload {
    [_sushiTypes release];
    _sushiTypes = nil;
}
 
- (void)dealloc {
    [_sushiTypes release];
    _sushiTypes = nil;
    [super dealloc];
} 

 

　　記住當你用alloc/init創建一個array時，它的引用計數已經為1了。因此當你完成與array相關的工作時，需要遞減它的引用計數。在Object-C中，你可以通過對這個對象調用release方法。

　　但是你應該在什么地方release呢？哦，你一定要在dealloc方法中release這個array，顯然易見，當這個viewController銷毀后，你也不會再需要這個array了。所以，記住無論何時你在viewDidLoad中創建一個對象（這個對象的引用計數會初始化為1），你應該在viewDidUnload中釋放這個對象。不要太擔心，關於這兒主題我會專門寫一篇教程。

　　注意，釋放對象后，請將其設置為nil，如果你試圖調用一個指向nil的指針，你的程序會崩潰。

　　好了，現在讓我們使用新的array。首先，替換掉tableView:numberOfRowsInSection 里面的"return 0"，替換成下面的語句：

// Replace "return 0;" in tableView:numberOfRowsInSection with this
return _sushiTypes.count; 

　　這里意思是說，tableView里面的數據行數等於sushiTypes數組里面的記錄個數。

　　現在，我們需要告訴table view，每一行具體顯示什么內容。找到tableView:cellForRowAtIndexPath函數，然后找到注釋 “Configure the cell”，在后面添加下列代碼：

 

NSString * sushiName = [_sushiTypes objectAtIndex:indexPath.row]; // 1
NSString * sushiString = 
    [[NSString alloc] initWithFormat:@"%d: %@", 
        indexPath.row, sushiName]; // 2
cell.textLabel.text = sushiString; // 3
[sushiString release]; // 4 

 

　　讓我們一行一行代碼解釋一下上面的程序：

1. 根據當前行號查找sushiTypes數組里面對應的字符串
2. 我們想這樣顯示字符串：“3: Unagi Roll“，3代表行號，而“Unagi Roll” 是那一行的sushi的名字。要構建一個具有這種格式的字符串的話，你可以用NSString的initWithFormat來輕松構建。記住，當你這樣做完之后，返回的字符串的引用計數是1.
3. 設置當前行的文本為剛剛得到的格式化字符串。當你這樣設置之后，text label會把sushiString copy一下。（相應的，其引用計數會加1）
4. 我們用完sushiString了，因此，調用release把它釋放掉。如果你忘了這樣做的話，那么這里就會導致一個內存泄漏。因為字符串的引用計數是1，永遠也不會得到釋放。（即使text label把sushiString釋放了一次，也沒用。因為剛開始創建的時候是1，賦值的時候為2，然后再label再釋放一次，為1。而如果你不調用[sushiString release]的話，那么就會內存泄漏）

　　編譯並運行，如果一切OK的話，你將會看到sushi的列表。

Autorelease Your Potential

　　目前為止，你知道了，當你調用alloc/init的時候，引用計數是1，當你用完這個對象的時候，你需要調用release把引用計數變為0.

　　接下來，讓我們討論一下另外一種方法----autorelease。

　　當你給一個對象發送autorelease消息后，它的意思是說“嘿！我想讓你在將來某個時刻被釋放掉，比如當前run loop結束的時候。但是，現在我能夠使用你”。

　　最容易理解的方式就是看代碼。修改 tableView:cellForRowAtIndexPath 方法，找到 “Configure the cell”注釋，在后面添加下列代碼：

NSString * sushiName = [_sushiTypes objectAtIndex:indexPath.row]; // 1
NSString * sushiString = 
    [[[NSString alloc] initWithFormat:@"%d: %@", 
        indexPath.row, sushiName] autorelease]; // 2
cell.textLabel.text = sushiString; // 3 

　　因此，和上一次相比，這里只改了兩個地方。首先，你在第二行結尾的時候調用了autorelease。其次，你把最后一行release的調用代碼移除掉了。

　　接上來，我解釋一下。在第2行代碼結束的時候，sushiString的引用計數是1，但是，我們給它發送了一個autorelease消息。這意味着，你可以在這個函數里面使用sushiString，但是，一旦下一次run loop被調用的時候，它就會被發送release對象。然后引用計數改為0，那么內存也就被釋放掉了。（關於autorelease到底是怎么工作的，我的理解是：每一個線程都有一個autoreleasePool的棧，里面放了很多autoreleasePool對象。當你向一個對象發送autorelease消息之后，就會把該對象加到當前棧頂的autoreleasePool中去。當當前runLoop結束的時候，就會把這個pool銷毀，同時對它里面的所有的autorelease對象發送release消息。而autoreleasePool是在當前runLoop開始的時候創建的，並壓入棧頂。那么什么是一個runLoop呢？一個UI事件，Timer call， delegate call， 都會是一個新的Runloop。）

　　在這個例子中，上面的解決辦法非常好，但是，后面我們不會使用它。然而，如果我們想要存儲一個變量（但是不retain它），然后在某個地方使用這個變量（比如用戶點擊某一行的時候，選中那一行），那么我們就有大麻煩了。因為那樣我們是在嘗試訪問一個已經銷毀的對象，可想而知，程序肯定是crash拉！

　　有時候，當你調用一些方法的時候，你得到的返回給你的對象的引用計數是1，但是，它是一個autorelease的對象。你修改一下tableView:cellForRowAtIndexPath方法，修改成下面的樣子，然后你就知道我剛剛講的是什么意思了：

NSString * sushiName = [_sushiTypes objectAtIndex:indexPath.row]; // 1
NSString * sushiString = 
    [NSString stringWithFormat:@"%d: %@", 
        indexPath.row, sushiName]; // 2
cell.textLabel.text = sushiString; // 3 

　　這里代碼改變之處是第2行。你不是自己調用 alloc/init/autorelease，而是使用NSString的一個類方法stringWithFormat。這個方法會返回一個引用計數為1的字符串，並且它是一個autorelease的對象。因此，和上面的寫法一樣，你可以放心的使用這個字符串，但是，如果你不retain它，然后又在后面某個地方使用它的話，那么程序就會崩潰。

　　你可能會奇怪，你怎么知道哪些對象返回給你的時候是autorelease的？好吧，讓我教你一個簡單的慣用法，具體如下：

• 如果一個方法以init或者copy開頭，那么返回給你的對象的引用計數是1，並且這不是一個autorelease的對象。換句話說，你調用這些方法的話，你就對返回的對象負責，你再用完之后必須手動調用release來釋放內存。
• 如果一個方法不是以init或者copy開頭的話,那么返回的對象引用計數為1，但是，這是一個autorelease對象。換句話說，你現在可以放心使用此對象，用完之后它會自動釋放內存。但是，如果你想在其它地方使用它（比如換個函數），那么，這時，你就需要手動retain它了。

Retain Your Wits

　　如果你現在有一個autorelease對象，並且像在后面繼續使用它，那么該怎么辦呢？其實很簡單，你只需要對它發送retain消息就OK了。這樣會把引用計數變為2，但是，只要出了當前runLoop，那么引用計數又會變為1，那么對象還是不會銷毀（因為只有引用計數為0才能銷毀）。

　　讓我們來看看具體怎么做。打開RootViewController.h ，然后在@interface里面添加一個實例變量：

NSString * _lastSushiSelected; 

　　這里只是定義了一個新的實例變量，它將用來追蹤選中的最后那一行的字符串。

　　接下來，修改 tableView:didSelectRowAtIndexPath ，修改如下：

- (void)tableView:(UITableView *)tableView didSelectRowAtIndexPath:(NSIndexPath *)indexPath {
 
    NSString * sushiName = [_sushiTypes objectAtIndex:indexPath.row]; // 1
    NSString * sushiString = [NSString stringWithFormat:@"%d: %@", 
        indexPath.row, sushiName]; // 2
 
    NSString * message = [NSString stringWithFormat:@"Last sushi: %@.  Cur sushi: %@", _lastSushiSelected, sushiString]; // 3
    UIAlertView *alertView = [[[UIAlertView alloc] initWithTitle:@"Sushi Power!" 
                                                         message:message 
                                                        delegate:nil 
                                               cancelButtonTitle:nil 
                                               otherButtonTitles:@"OK", nil] autorelease]; // 4
    [alertView show]; // 5
 
    [_lastSushiSelected release]; // 6
    _lastSushiSelected = [sushiString retain]; // 7
 
} 

　　這里的代碼比較多，讓我們一行一行來看：

1. 查找當前行對應的shshiTypes數組里面的字符串。
2. 根據當前行號構建一個新的字符串。注意，這里使用的是stringWithFormat方法，它返回的是一個autorelease的字符串。因為這個方法並不是以init或者copy開頭，所以你就知道。記住，這意味着，你可以在這個函數里面使用此字符串，但是出了這個函數的話，如果你還想繼續使用之，那必須要對它發送一個retain消息。
3. 構建一個消息，用來顯示當前選中的sushi和最后選中的sushi。和上面一樣，這里也是使用的stringWithFormat方法，它返回的是一個autorelease對象。因為我們只想在這個函數里面使用，所以沒有retain。
4. 創建一個alertView來顯示剛剛構建的那個消息。這里是通過alloc/init方式創建的，所以我們需要在之后再發送一個autorelease消息，這樣在出了這個函數以后，這個對象就會被釋放掉了。
5. 顯示這個alert view。
6. 再你設置lastSushiSelected實例變量之前，你需要先釋放當前的lastSushiSelected實例變量，如果當前實例變是已經是nil的話，也沒有關系，因上nil對象可以接收任何消息。
7. 因為你想在這個函數之外再使用lastSushiSelected這個字符串，所以你需要retain它。

　　還有一件事你不能忘記。為了保存不會有任何內存泄漏，你需要在RootViewController的dealloc方法里面調用下面方法來釋放內存：

[_lastSushiSelected release];
_lastSushiSelected = nil; 

　　基本上，在dealloc方法被里面，你需要對“你負責的對象”發送release消息，並且要把它賦值為nil。

　　編譯並運行，現在，當你選中一行，你就可以看到下面的屏幕輸出了。

引用計數相關參考資料

　　讓我們回顧一下所學的知識：

• 當你調用alloc/init的時候，你得到一個引用計數是1的對象。
• 當你用完這個對象之后，你要對它調用release消息，使其引用計數為0，這樣它的內存才會被釋放掉。
• 當你調用一個方法，它不是以init或者copy開頭的，這時，返回給你的對象是autorelease的，它是一種在將來某個時刻會自動被釋放的對象。（這里我也要提醒大家一句，比如你在寫一個函數，它的名字是xxx，沒有以init或者copy開頭，那么記得你返回的對象一定要是autorelease的，否則，別人在使用你這個函數的時候就會把它當前是autorelease的，那么他就不會release它，這樣就會造成內存泄漏，千萬要切記！！！)
• 如果你想繼續使用autorelease對象，那么你就要給它放送一個retain消息。
• 如果你使用alloc/init方法創建了一個對象，但是你想讓它自己在出了runLoop之后被自動釋放的話，那么你可以在alloc/init之后再調用autorelease。這也是一種見得比較多的寫法了。比如，cocos2d里面調用[xxx node]的時候，就等於[[[xxx alloc] init]autorelease].

　　本教程只講述了objc內存管理的很基本的部分，如果想獲得更多的信息，請參考蘋果的文檔： Memory Management Programming Guide.

何去何從?

　　這里有本教程的完整源代碼。

　　不管你是一個多么優秀的開發者，或者你對內存管理的理解有多么的深入，你還是不可避免地要犯一些內存相關的錯誤。因此，在我的下一篇教程中，我將教大家如果使用XCode, Instruments, 和 Zombies來檢測內存泄漏。因此，提前准備好跟我來吧！　　

　　

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