2019-04-28

iOS

内存

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必看文章：

AutoreleasePool的原理和实现

什么是内存管理？是指软件运行时对计算机内存资源的分配和使用的技术。其最主要的目的是如何高效，快速的分配，并且在适当的时候释放和回收内存资源。

内存管理管理的是堆上的内存，栈上的内存并不需要我们管理。

说说内存管理

我们知道，当不再使用一个对象时应该将其释放，但是在某些情况下，我们很难理清一个对象什么时候不再使用(比如self.name不止在一个方法里会被调用到的时候)，这可怎么办？ObjC提供autorelease方法来解决这个问题。

说到内存管理，我们就不得不提引用计数。当对象的引用计数为0，对象的内存就会被释放。

引用计数是计算机编程语言中的一种内存管理技术，是指将资源（可以是对象、内存或磁盘空间等等）的被引用次数保存起来，当被引用次数变为零时就将其释放的过程。使用引用计数技术可以实现自动资源管理的目的。

当我们在创建一个对象的实例并在堆上申请内存时，或者在其他对象中需要持有这个对象时，该对象的引用计数就会加1；
当代码结束使用该对象/释放对象时，则将对象的引用计数减1；而想要释放一个对象的内存，我们将该对象的引用计数减到0，即进行release到0。
在ARC的情况下，为了方便管理内存，它会有一个autorelease的东西，它省去了我们还要自己去执行release方法的操作。同时与autorelease相关的还有一个叫AutoreleasePool自动释放池。

通过autorelease，当给一个对象发送autorelease消息（类方法创建的对象系统会自动添加autorelease）时，对象在接收到autorelease消息后，它会被添加到了当前的自动释放池autoreleasepool中。在未来某个时间，当自动释放池被销毁时，会给池里所有的对象发送release消息将其释放(释放≠销毁)。如果自动释放池向对象发送release消息后对象的引用计数变为了0，则改对象就会被销毁，内存就会被回收。在释放前这个时间段内，对象还是可以使用的（注意1：autorelease不会改变对象的引用计数，release才改变引用计数）（注意2：自动释放池实质上只是在释放的时候给池中所有对象对象发送release消息，不保证对象一定会销毁，如果自动释放池向对象发送release消息后对象的引用计数仍大于1，对象就无法销毁。）

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id array = [NSMutableArray arrayWithCapacity:1];
此源代码等同于以下源码。
id array = [[[NSMutableArray alloc] initWithCapacity:1] autorelease];

所以AutoreleasePool的释放有如下两种情况。

一是Autorelease对象是在当前的runloop迭代结束时释放的，而它能够释放的原因是系统在每个runloop迭代中都加入了自动释放池Push和Pop。（一定要回答到runloop）。那runloop什么时候结束呢？

一个RunLoop包含若干个Mode，每个Mode包含若干个Source/Timer/Observer/Port。当启动一个RunLoop时会先指定一个Mode，检查指定Mode是否存在以及Mode中是否含有Source和Timer，如果Mode不存在或者Mode中无Source和Timer，认为该Mode是一个空的Mode，RunLoop就直接退出。
二是手动调用AutoreleasePool的释放方法（drain方法）来销毁AutoreleasePool

AutoreleasePool（自动释放池）

1、AutoreleasePool（自动释放池）介绍

AutoreleasePool（自动释放池）是OC中的一种内存自动回收机制，它可以延迟加入AutoreleasePool中的变量release的时机。即当我们创建了一个对象，并把他加入到了自动释放池中时，他不会立即被释放，会等到一次runloop结束或者作用域超出autoreleasepool{}之后再被释放。在正常情况下，创建的变量会在超出其作用域的时候release，但是如果将变量加入AutoreleasePool，那么release将延迟执行。

我们把main.m文件通过Xcode自带的xcrun命令，来编译成main.cpp文件

命令行如下

1	xcrun -sdk iphonesimulator clang -rewrite-objc ./main.m

可以在编译出来的cpp文件中，看到如下自动释放池的结构体如下。

struct __AtAutoreleasePool {
  __AtAutoreleasePool() {atautoreleasepoolobj = objc_autoreleasePoolPush();} 	// 构造函数
  ~__AtAutoreleasePool() {objc_autoreleasePoolPop(atautoreleasepoolobj);}			// 析构函数
  void * atautoreleasepoolobj;
};

objc4是我们通常说的Runtime源码，我们遇到的libobjc.A.dylib就是用它编译出来的。

源码查看，进入http://opensource.apple.com/source/搜索objc4，

NSThread、NSRunLoop 和 NSAutoreleasePool三者之间的关系

NSThread 和 NSRunLoop是一一对应的关系
在NSRunLoop对象的每个运行循环（event loop）开始前，系统会自动创建一个autoreleasepool，并在运行循环（event loop）结束时drain掉这个pool，同时释放所有autorelease对象
autoreleasepool只会对应一个线程，每个线程可能会对应多个autoreleasepool，比如autoreleasepool嵌套的情况

autorelease本质上就是延迟调用release方法
MRC环境，通过调用[obj autorelease]来延迟内存的释放
ARC环境，甚至可以完全不知道autorelease也能管理好内存

看到这里有人可能会问，那到底延迟到什么时候执行呢？看完本文后，各位心中自然会有答案。

(3)、autorelease、autoreleasepool(自动释放池)

(4)、autoreleasepool(自动释放池)　　

　　这里说到的自动释放池，顾名思义，就是一个池，这个池可以容纳对象，而且可以自动释放，这就大大增加了我们处理对象的灵活性。　　

(5)、autoreleasepool里面对象的内存什么时候释放?

　　在runloop sleep的时候当前autoreleasePool drain（objc_autoreleasePoolPop）掉，向里面的对象都发送release消息，建立一个新的autoreleasePool(objc_autoreleasePoolPush)。或者简单的说就是当@autoreleasepool结束时，里面的内存就会回收;

ARC时代，系统自动管理自己的autoreleasepool，runloop就是iOS中的消息循环机制，当一个runloop结束时系统才会一次性清理掉被autorelease处理过的对象，其实本质上说是在本次runloop迭代结束时清理掉被本次迭代期间被放到autorelease pool中的对象的。至于何时runloop结束并没有固定的duration。

(6)、runloop、autorelease pool以及线程之间的关系

每个线程(包含主线程)都有一个Runloop。对于每一个Runloop，系统会隐式创建一个Autorelease pool，这样所有的release pool会构成一个像callstack一样的一个栈式结构，在每一个Runloop结束时，当前栈顶的Autorelease pool会被销毁，这样这个pool里的每个Object会被release。

#####　(7)、自动释放池怎样创建

ObjC提供两种方法创建自动释放池：

方法一：使用NSAutoreleasePool来创建

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NSAutoreleasePool * pool = [[NSAutoreleasePool alloc]init];
//这里写代码
[pool release];

方法二：使用@autoreleasepool创建

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@autoreleasepool {
//这里写代码
}

自动释放池创建后，就会成为活动的池子，释放池子后，池子将释放其所包含的所有对象。

以上两种方法推荐第一种，因为将内存交给ObjC管理更高效。

(8)、自动释放池使用注意

1）自动释放池实质上只是在释放的时候给池中所有对象对象发送release消息，不保证对象一定会销毁，如果自动释放池向对象发送release消息后对象的引用计数仍大于1，对象就无法销毁。

2）自动释放池中的对象会集中同一时间释放，如果操作需要生成的对象较多占用内存空间大，可以使用多个释放池来进行优化。比如在一个循环中需要创建大量的临时变量，可以创建内部的池子来降低内存占用峰值。

3）autorelease不会改变对象的引用计数

(9)、自动释放池的应用/什么时候要用@autoreleasepool

有些情况下，我们还是需要手动创建自动释放池，那么，什么时候呢？

苹果文档中的翻译如下：

如果你正在编写不基于UI 框架的程序，比如命令行工具。
如果你编写的循环创建了很多临时对象。那么你可以在循环中使用自动释放池block，在下次迭代前处理这些对象。在循环中使用自动释放池block，有助于减少应用程序的内存占用。
你生成了一个辅助线程。一旦线程开始执行你必须自己创建自动释放池。否则，应用将泄漏对象。

按我的理解，最重要的使用场景，应该是有大量中间临时变量产生时，避免内存使用峰值过高，及时释放内存的场景。

如在一个循环事件中，如果循环次数较大或者事件处理占用内存较大，就会导致内存占用不断增长，可能会导致不希望看到的后果。

举个例子，如下：

NSArray *urls = <# An array of file URLs #>;
for (NSURL *url in urls) {
    @autoreleasepool {
        NSError *error;
        NSString *fileContents = [NSString stringWithContentsOfURL:url
                                         encoding:NSUTF8StringEncoding
                                         error:&error];
    }
}

//或
     for (int i = 0; i < 100000; i ++) {
         @autoreleasepool {
             NSString * log  = [NSString stringWithFormat:@"%d", i];
             NSLog(@"%@", log);
         }
     }

如果这个for循环里不使用@autoreleasepool，虽然每个循环中生成的字符串对象都会放在自动释放池子中(假设是1号自动释放池)，但是这个1号自动释放池是需要等到循环事件结束时释放的。这时候由于循环太大，势必会造成在循环期间内存不增长。所以，这里我们需要使用@autoreleasepool，额外创建一个2号自动释放池，来使得在每个@autoreleasepool结束时，里面的临时变量都会回收，内存使用更加合理。

例子2：假如有2000张图片，每张1M左右，现在需要获取所有图片的尺寸，你会怎么做？
　　如果这样做

for (int i = 0; i < 2000; i ++) {
 CGSize size = [UIImage imageNamed:[NSString stringWithFormat:@"%d.jpg",i]].size;
 //add size to array
 }

　　用imageNamed方法加载图片占用Cache的内存，autoReleasePool也不能释放，对此问题需要另外的解决方法，当然保险的当然是双管齐下了

   for (int i = 0; i < 2000; i ++) {
   @autoreleasepool {
       CGSize size = [UIImage imageWithContentsOfFile:filePath].size;
       //add siez to array
    }
}

常见笔试/面试题

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自动释放池底层怎么实现?

答:自动释放池以栈的形式实现:当你创建一个新的自动释放池时,它将被添加到栈顶.当一个对象收到发送autorelease消息时,他被添加到当前线程的处于栈顶的自动释放池中,当自动释放池被回收时,他们从栈中被删除,并且会给池子里面所有的对象都会做一次release操作

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