Autorelease Pool 的实现原理

转载:雷纯锋的技术博客

内存管理一直是学习 Objective-C 的重点和难点之一,尽管现在已经是 ARC 时代了,但是了解 Objective-C 的内存管理机制仍然是十分必要的。其中,弄清楚 autorelease 的原理更是重中之重,只有理解了 autorelease 的原理,我们才算是真正了解了 Objective-C 的内存管理机制。

autoreleased 对象什么时候释放

autorelease 本质上就是延迟调用 release ,那 autoreleased 对象究竟会在什么时候释放呢?为了弄清楚这个问题,我们先来做一个小实验。这个小实验分 3 种场景进行,请你先自行思考在每种场景下的 console 输出,以加深理解。

__weak NSString *string_weak_ = nil;

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];

    // 场景 1
    NSString *string = [NSString stringWithFormat:@"leichunfeng"];
    string_weak_ = string;

    // 场景 2
//    @autoreleasepool {
//        NSString *string = [NSString stringWithFormat:@"leichunfeng"];
//        string_weak_ = string;
//    }

    // 场景 3
//    NSString *string = nil;
//    @autoreleasepool {
//        string = [NSString stringWithFormat:@"leichunfeng"];
//        string_weak_ = string;
//    }

    NSLog(@"string: %@", string_weak_);
}

- (void)viewWillAppear:(BOOL)animated {
    [super viewWillAppear:animated];
    NSLog(@"string: %@", string_weak_);
}

- (void)viewDidAppear:(BOOL)animated {
    [super viewDidAppear:animated];
    NSLog(@"string: %@", string_weak_);
}

那么让我们一起来看看 console 输出:

// 场景 1
2015-05-30 10:32:20.837 AutoreleasePool[33876:1448343] string: leichunfeng
2015-05-30 10:32:20.838 AutoreleasePool[33876:1448343] string: leichunfeng
2015-05-30 10:32:20.845 AutoreleasePool[33876:1448343] string: (null)

// 场景 2
2015-05-30 10:32:50.548 AutoreleasePool[33915:1448912] string: (null)
2015-05-30 10:32:50.549 AutoreleasePool[33915:1448912] string: (null)
2015-05-30 10:32:50.555 AutoreleasePool[33915:1448912] string: (null)

// 场景 3
2015-05-30 10:33:07.075 AutoreleasePool[33984:1449418] string: leichunfeng
2015-05-30 10:33:07.075 AutoreleasePool[33984:1449418] string: (null)
2015-05-30 10:33:07.094 AutoreleasePool[33984:1449418] string: (null)

跟你预想的结果有出入吗?Any way ,我们一起来分析下为什么会得到这样的结果。

分析:3 种场景下,我们都通过[NSString stringWithFormat:@"leichunfeng"] 创建了一个autoreleased 对象,这是我们实验的前提。并且,为了能够在 viewWillAppearviewDidAppear 中继续访问这个对象,我们使用了一个全局的_weak 变量 string_weak 来指向它。因为 __weak 变量有一个特性就是它不会影响所指向对象的生命周期,这里我们正是利用了这个特性。

** 场景 1:**
当使用 [NSString stringWithFormat:@"leichunfeng"] 创建一个对象时,这个对象的引用计数为 1 ,并且这个对象被系统自动添加到了当前的 autoreleasepool 中。当使用局部变量 string 指向这个对象时,这个对象的引用计数 +1 ,变成了 2 。因为在 ARC 下 NSString *string 本质上就是 __strong NSString *string 。所以在 viewDidLoad 方法返回前,这个对象是一直存在的,且引用计数为 2 。而当 viewDidLoad 方法返回时,局部变量 string 被回收,指向了 nil 。因此,其所指向对象的引用计数 -1 ,变成了 1 。

而在 viewWillAppear 方法中,我们仍然可以打印出这个对象的值,说明这个对象并没有被释放。咦,这不科学吧?我读书少,你表骗我。不是一直都说当函数返回的时候,函数内部产生的对象就会被释放的吗?如果你这样想的话,那我只能说:骚年你太年经了。开个玩笑,我们继续。前面我们提到了,这个对象是一个 autoreleased 对象,autoreleased 对象是被添加到了当前最近的 autoreleasepool 中的,只有当这个 autoreleasepool 自身 drain 的时候,autoreleasepool 中的 autoreleased 对象才会被 release 。

另外,我们注意到当在 viewDidAppear 中再打印这个对象的时候,对象的值变成了 nil ,说明此时对象已经被释放了。因此,我们可以大胆地猜测一下,这个对象一定是在 viewWillAppear 和 viewDidAppear 方法之间的某个时候被释放了,并且是由于它所在的 autoreleasepool 被 drain 的时候释放的。

场景 2:
同理,当通过 [NSString stringWithFormat:@"leichunfeng"] 创建一个对象时,这个对象的引用计数为 1 。而当使用局部变量 string 指向这个对象时,这个对象的引用计数 +1 ,变成了 2 。而出了当前作用域时,局部变量 string 变成了 nil ,所以其所指向对象的引用计数变成 1 。另外,我们知道当出了 @autoreleasepool {} 的作用域时,当前 autoreleasepool 被 drain ,其中的 autoreleased 对象被 release 。所以这个对象的引用计数变成了 0 ,对象最终被释放。

场景 3:
同理,当出了 @autoreleasepool {} 的作用域时,其中的 autoreleased 对象被 release ,对象的引用计数变成 1 。当出了局部变量 string 的作用域,即 viewDidLoad 方法返回时,string 指向了 nil ,其所指向对象的引用计数变成 0 ,对象最终被释放。

理解在这 3 种场景下,autoreleased 对象什么时候释放对我们理解 Objective-C 的内存管理机制非常有帮助。其中,场景 1 出现得最多,就是不需要我们手动添加 @autoreleasepool {} 的情况,直接使用系统维护的 autoreleasepool ;场景 2 就是需要我们手动添加 @autoreleasepool {} 的情况,手动干预 autoreleased 对象的释放时机;场景 3 是为了区别场景 2 而引入的,在这种场景下并不能达到出了 @autoreleasepool {} 的作用域时 autoreleased 对象被释放的目的。

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