【书摘】iPad应用开发实战：内存管理

概述http://www.csdn.net/article/2011-06-07/299347 【书摘】iPad应用开发实战：内存管理 发表于 2011-06-07 15:49|  661次阅读| 来源 CSDN|  0 条评论| 作者 李晨 内存管理 应用开发 书摘 iPad 摘要：导读：本文节选自《iPad应用开发实战》的其中一章，主要对iOS的内存管理进行了细致的讲解。本书由资深iOS开发专家（

http://www.csdn.net/article/2011-06-07/299347

【书摘】iPad应用开发实战：内存管理 发表于 2011-06-07 15:49|  661次阅读| 来源 CSDN|  0 条评论| 作者 李晨 内存管理 应用开发 书摘 iPad 摘要：导读：本文节选自《iPad应用开发实战》的其中一章，主要对iOS的内存管理进行了细致的讲解。本书由资深iOS开发专家（现就任于美国Apple公司）撰写。 1 对象所有权、引用计数与释放 当一个所

导读：本文节选自《iPad应用开发实战》的其中一章，主要对iOS的内存管理进行了细致的讲解。本书由资深iOS开发专家李晨（现就任于美国Apple公司）撰写。

1   对象所有权、引用计数与释放

当一个所有者（owner，其本身可以是任何一个Objective-C对象）做了以下某个动作时，它就拥有了对一个对象的所有权（ownership）：

1）创建一个对象。包括使用任何名称中包含“alloc”、“new”或者“copy”的方法。

2）保留（retain）一个对象。

一个对象可以有多个所有者，一个所有者也可以拥有多个对象。

相应地，引用计数（reference count）增减的基本规则是：

1）当所有者创建一个对象时，该对象的引用计数为1。

2）当所有者保留它时，该对象的引用计数加1。

3）当所有者释放（release）它时，该对象的引用计数减1。

与此相关，当一个所有者对于一个对象的引用计数的增减总计为0时，它就放弃了对这个对象的所有权。 现在可以从两个不同的角度来看Objective-C的内存管理问题。从对象所有权的角度来看，当一个对象有着至少一个所有者的时候，它依然存在；当它没有任何所有者的时候，它会被释放掉。从引用计数的角度看，一个对象存在时，其引用计数大于零；当一个对象的引用计数为零时，它会调用dealloc方法并被释放掉。这两个角度的关系是：在所有权的背后起作用的机制是引用计数机制，通过引用计数的增减来理解所有权的概念。只能使用所有权的概念来管理内存，如果试图直接获取对象的引用计数，那么得到的数将会令人意外，因为系统的一些框架会“偷偷”增减对象的引用计数。

回顾一下，内存管理的目标是：当一个对象的某个所有者依然需要使用它时，要保证这个对象的存在；当一个对象的所有所有者都不再需要它时，要保证这个对象被销毁。因此只要任何一个所有者在使用完一个对象之后释放掉它，那么以上内存管理的目标就可以实现。由此可以得出任何一个所有者（记住，所有者本身也只是一个对象）所应当遵守的基本步骤：

拥有一个对象→使用一个对象→放弃对象的所有权（释放对象）

从引用计数的角度来看就是：

还需要这个对象时，保持对其增减为正；不再需要这个对象时，不增减其引用计数值。

如下图所示，所有者1和所有者2单独地执行了拥有对象、使用对象、放弃对象所有权的步骤；当所有者1不再需要该对象时及时放弃了所有权，但此时所有者2依然拥有该对象，因此该对象依然存在，所有者2可以继续使用它；当所有者2也不再需要该对象时，也放弃所有权，这时对象不再有任何所有者（相应的引用计数变为0），因此立刻被销毁掉。

两个所有者对同一个对象的内存管理

需要注意的是，所有者2只是复制了该对象的指针，并没有使用copy方法，因此复制指针这个 *** 作本身并不增加对象的引用计数。而正因为所有者2希望能使用该对象，因此通过retain方法成为它的所有者，也保证了在所有者1放弃该对象时，该对象不被销毁。

2   自动释放与便捷方法

有时候，一个所有者创建一个对象后，会立刻将该对象的指针传递给其他所有者。这时，这个创建者不希望再拥有这个对象，但如果立刻给它发送一个release（释放）消息，则这个对象被立刻释放掉，这样会导致其他所有者还没有来得及保留该对象。解决这个两难问题的方法是，给对象发送一个autorelease（自动释放）消息，这样创建者不再拥有该对象的所有权；该对象成为自动释放的对象，但是不会立刻被释放掉，其他所有者可以有时间保留或复制该对象，并成为其唯一所有者。

来看一个自动释放的例子。一个所有者先用alloc方法创建一个对象，此时该所有者拥有这个对象，对象的引用计数为1。紧接着，所有者自动释放该对象，即放弃了所有权，但对象的引用计数在一段时间内依然为1。我们可以看出自动释放的另一个好处，就是不会因为在后面忘记给对象发送release消息而造成内存泄露。相关代码如下所示：

-(Object*)returnautoreleaSEObject {     Object* obj = [[Object alloc] init];     return [obj autorelease]; }

与自动释放相关的有一大类构造方法，由它们构造的对象直接就是自动释放的对象，这一类构造方法叫做便捷方法。比如下面这个字符串就是一个自动释放的对象，stringWithFormat:就是一个便捷方法。

Nsstring* string = [Nsstring stringWithFormat:@"autoreleaseString"];

再举几个便捷方法的例子，方便读者以后的开发。

q NSArray的arrayWithObjects:和arrayWithArray。

q UIImage的imagenamed。

q NSNumber的numberWithBool。

如上所述，autorelease方法会在一段时间以后释放掉一个对象，在这段时间内可以安全地使用该对象。那么这段时间究竟是多久呢？我们需要先更多地了解自动释放的机制，再来回答这个问题。

先来看看自动释放池。自动释放池是NSautoreleasePool的实例，其中包含了收到autorelease消息的对象。当一个自动释放池自身被销毁（dealloc）时，它会给池中每一个对象发送一个release消息（如果给一个对象多次发送autorelease消息，那么当自动释放池销毁时，这个对象也会收到同样数目的release消息）。可以看出，一个自动释放的对象，它至少能够存活到自动释放池销毁的时候。

那么自动释放池何时被创建，又何时被销毁呢？在每一个事件周期的开始，系统会自动创建一个自动释放池，在每一个事件周期的结尾，系统会自动销毁这个自动释放池。一般情况下，可以理解为：当用户的代码在持续运行时，自动释放池是不会被销毁的，这段时间内用户可以安全地使用自动释放的对象。当用户的代码运行告一段落，开始等待用户输入（或者其他事件）时，自动释放池就会被释放掉，池中的对象都会收到一个release消息，有的可能会因此被销毁。

到此为止，已经对自动释放的机制有了一个大体的了解。自动释放而非直接释放，可以节省一些代码量，提高开发速度。但是它有一个明显的缺点：它延缓了对象的释放，在有大量自动释放的对象时，会占用大量内存资源。因此，需要避免将大量对象自动释放。并且，在以下两种情况下，需要手动建立并手动销毁掉自动释放池。

q 当在主线程外开启其他线程时，系统只会在主线程中自动生成并销毁自动释放池。

q 在短时间内制造了大量自动释放对象时，及时销毁有助于有效利用iPad上有限的内存资源。

3   访问器方法与属性

当需要访问一个对象的成员变量时，不是直接访问这个成员变量，而是借助于访问器方法（accessor method），这样做的好处是帮助实现了代码的封装。可是，在内存管理相对复杂的环境中，要为一个变量实现访问器方法是一件非常烦琐的事情，如果手动写代码来实现所有的访问器方法，将会大大降低效率，并容易发生失误。如果使用一些通用的访问器方法在访问成员变量时帮助管理内存，那么将大大提高开发的效率并可防止内存泄漏的发生。

在Objective-C中，可以很方便地为对象作出属性声明（property declaration），然后让编译器去合成（synthesize）对象的访问器方法。比如属性声明如下：

@property int value;

就等价于如下两个访问器方法的声明:

-(int)value;

-(voID)setValue:(int)newValue;

而以下指令将告诉编译器去合成这两个访问器方法:

@synthesize value;

注意，编译器是按照@property后面跟随的属性来确定如何合成访问器方法的，因此为变量声明属性至关重要。下面介绍几组属性。

q 可写性（Writability）

reaDWrite：指定这个属性会让编译器合成getter和setter；如果不指定Readonly，那么reaDWrite将为默认属性。

Readonly：指定这个属性会让编译器只合成getter，而不合成setter。在这种情况下，如果使用点语法（dot Syntax）来给变量赋值，编译器会报错，提醒这个变量具有只读属性。

在定义读写属性时应当注意：对于外界只读取而不修改的变量，尽量使用Readonly属性；外界毫不关心的变量，则不要为其设置任何属性。这样封装能增加代码的独立性和安全性。

q 存入器属性（Setter Semantics）

assign：表示在setter中只使用简单的赋值，而不会发送retain消息给对象。这是默认属性。当变量类型为scalar时（比如int、CGRect），应当指定这个属性。

retain：表示在setter中将向旧值发送release消息，向新值发送retain消息。

copy：表示在setter中将向旧值发送release消息，向新值发送copy消息。

4   改变引用计数的特殊情况

在iOS开发中，当使用外部接口（IBOutlet）时，应当使用如下属性声明：

@property (nonatomic,retain) IBOutlet IBObject* object;

以上模式只适用于iOS开发。针对MacOS开发，应当采用assign属性。

在nib文件（也就是xib文件）中的对象被创建时的引用计数为1，然后它们会被自动释放。随后，UIKit重建对象之间的结构，会用到可用的setter（如果没有setter的话，会自行retain对象），这样外部接口对象的引用计数依然为1，所以即使没有写代码来初始化它们或者保留它们，仍然需要在dealloc方法中释放它们（事实上，在前两章的例子中已经这样做了）。

在3.1和3.2节中提到，当一个对象被创建时引用计数为1，被retain时引用计数加1，被release时引用计数减1，被autorelease后引用计数减1。但这些不是会引起引用计数发生变化的全部情形。比如，Nib对象的使用会“悄悄”改变引用计数。事实上在其他一些特殊情况下，引用计数也会被改变。

q NSArray：当把一个对象添加到NSArray时，对象的引用计数会加1；反之当把对象从NSArray移除时，对象的引用计数会减1。同样的规则也适用于其子类NSMutableArray。

q UIVIEw：当一个视图对象使用addGestureRecognizer:添加手势识别器时，手势识别器的引用计数会加1；反之使用removeGestureRecognizer:时，手势识别器的引用计数会减1。类似地，当视图对象使用addSubvIEw:和removeFromSuperVIEw时，对象的引用计数也会发生变化。

总结一下，容器（container）使用名字中带有“add”的方法常常会增加对象的引用计数，使用名字中带有“remove”的方法常常会减少引用计数。容器指的是数组（NSArray）、字典（NSDictionary）、集合（NSSet）等，它们用于集中管理大量对象。

5   内存管理总结

下面来总结一下内存管理规则：

1）一个对象的引用计数为正时，它依然存在；当它的引用计数为0时，就被销毁。

2）一个对象通过alloc、create、copy和retain等方法成为另一个对象的所有者。

3）当一个所有者使用完一个对象之后，应当放弃对这个对象的所有权。放弃所有权的方法是发送release给这个对象，使得所有者对这个对象的引用计数的增减为0。

4）一个对象可能有多个所有者。这意味着，当一个所有者放弃所有权后，对象可能依然存在。只有当全部所有者放弃所有权时，对象才被销毁。

5）给对象发送autorelease消息，意味着这个对象的引用计数将在未来减1。

6）使用快捷方法创建对象后，不用给对象发送release消息。

7）使用属性声明，并且让编译器来合成访问器方法。

8）为外部接口作出nonatomic和retain的属性声明，并记得release它们。

9）一些容器（如NSArray和UIVIEw的实例）会通过add方法增加对象的引用计数，通过remove方法减少对象的引用计数。

10）当自己开辟线程，或者建立大量临时的自动释放对象时，需要手动建立自动释放池并销毁它。

掌握了这些规则，再通过之后的实战加深对iOS内存管理的理解，就能够开发出高效率的iPad应用了！

总结

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