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  • 初步swift语言学习笔记6(ARC-自己主动引用计数,内存管理)

    笔者:fengsh998
    原文地址:http://blog.csdn.net/fengsh998/article/details/31824179
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    Swift使用自己主动引用计数(ARC)来管理应用程序的内存使用。这表示内存管理已经是Swift的一部分,在大多数情况下,你并不须要考虑内存的管理。

    当实例并不再被须要时。ARC会自己主动释放这些实例所使用的内存。

    另外须要注意的:

    引用计数仅仅作用于类实例上。结构和枚举是值类型,而非引用类型。所以不能被引用存储和传递。


    swift的ARC工作过程

    每当创建一个类的实例。ARC分配一个内存块来存储这个实例的信息,包括了类型信息实例的属性值信息

    另外当实例不再被使用时,ARC会释放实例所占用的内存,这些内存能够再次被使用。
    可是,假设ARC释放了正在被使用的实例,就不能再訪问实例属性。或者调用实例的方法了。直接訪问这个实例可能造成应用程序的崩溃。

    就像空实例或游离实例一样。


    为了保证须要实例时实例是存在的。ARC对每一个类实例,都追踪有多少属性、常量、变量指向这些实例。当有活动引用指向它时,ARC是不会释放这个实例的。
    为实现这点。当你将类实例赋值属性常量变量时。指向实例的一个强引用(strong reference)将会被构造出来。被称为强引用是由于它稳定地持有这个实例,当这个强引用存在时,实例就不能够被自己主动释放,因此能够安全地使用。

    样例:

    class Teacher
    {
        var tName : String
    
        init(name:String)
        {
            tName = name
            println("老师 (tName) 实例初始化完毕.")
        }
        
        func getName() -> String
        {
            return tName
        }
        
        func classing()
        {
            println("老师 (tName) 正在给学生讲课.")
        }
        
        deinit
        {
            println("老师 (tName) 实例析构完毕.")
        }
    }
    
    測试ARC:

    func testArc()
    {
        var teacher:Teacher? = Teacher(name:"张三")  //实例化一个Teacher对象将指向一个变量,此时产生了一个强引用(就好像OC中的引用计数+1)
        var refteacher:Teacher? = teacher            //再次产生强引用即(引用计数再+1)
        var refteacher2:Teacher? = teacher		 //再次产生强引用即(引用计数再+1)
    
        
        refteacher = nil            //第一个引用对象为nil并没有使实例释放,(引用计数-1)
        teacher?.classing()         //正常
        teacher = nil               //第二个引用对象为nil并没有使实例释放,(引用计数-1)
        refteacher2!.classing()     //正常
        refteacher2 = nil           //第三个引用对象为nil此时已没有作何引用了,因此ARC回收,实例释放.(引用计数-1)最后引用计数为0。则自己主动调用析构
        refteacher2?

    .classing() //不再有输出 }

    输出结果:

    老师 张三 实例初始化完毕.
    老师 张三 正在给学生讲课.
    老师 张三 正在给学生讲课.
    老师 张三 实例析构完毕.


    从上面的样例来看,确实swift给我们自己主动管理了内存,非常多时侯开发人员都不须要考虑太多的内存管理。但真的是这样吗?真的安全吗?作为开发人员要怎样用好ARC?

    虽然ARC降低了非常多内存管理工作,但ARC并非绝对安全的。以下来看一下循环强引用导至的内存泄漏



    样例:

    class Teacher
    {
        var tName : String
        var student : Student?

    //加入学生对象,初始时为nil init(name:String) { tName = name println("老师 (tName) 实例初始化完毕.") } func getName() -> String { return tName } func classing() { println("老师 (tName) 正在给学生 (student?

    .getName()) 讲课.") } deinit { println("老师 (tName) 实例析构完毕.") } } class Student { var tName : String var teacher : Teacher? //加入老师对象,初始时为nil init(name:String) { tName = name println("学生 (tName) 实例初始化完毕.") } func getName() -> String { return tName } func listening() { println("学生 (tName) 正在听 (teacher?.getName()) 老师讲的课") } deinit { println("学生 (tName) 实例析构化完毕.") } }


    測试泄漏:

    func testMemoryLeak()
    {
        var teacher :Teacher?
        var student :Student?

    teacher = Teacher(name:"陈峰") //(引用计数为1) student = Student(name:"徐鸽") //(引用计数为1) teacher!.student = student //赋值后将产生"学生"对象的强引用 (引用计数+1) student!.teacher = teacher //赋值后将产生"老师"对象的强引用 (引用计数+1) teacher!.classing() //由于我清楚地知道teacher对象不可能为空,所以我用!解包 student!.listening() //以下的代码。写与不写都不能使对象释放 teacher = nil //引用计数-1 但还不能=0,所以不会析构 student = nil //引用计数-1 但还不能=0,所以也不会析构 println("释放后输出") teacher?.classing() //由于我不能确定teacher对象是否为空,所以必须用?来訪问。 student?.listening() }


    输出结果:

    老师 陈峰 实例初始化完毕.
    学生 徐鸽 实例初始化完毕.
    老师 陈峰 正在给学生 徐鸽 讲课.
    学生 徐鸽 正在听 陈峰 老师讲的课
    释放后输出

    自始至终都没有调用deinit。因此就会泄漏,此时已经不能採取不论什么措拖来释放这两个对象了,仅仅有等APP的生命周期结束

    实例之间的相互引用,在日常开发中是非经常见的一种,哪么怎样避免这样的循环强引用导致的内存泄漏呢?

    能够通过在类之间定义为弱引用(weak)或无宿主引用的(unowned)变量能够解决强引用循环这个问题

    弱引用方式:

    弱引用并不保持对所指对象的强烈持有。因此并不阻止ARC对引用实例的回收。这个特性保证了引用不成为强引用循环的一部分。指明引用为弱引用是在生命属性或变量时在其前面加上keywordweak。


    注意
    弱引用必须声明为变量,指明它们的值在运行期能够改变。

    弱引用不能被声明为常量


    由于弱引用能够不含有值,所以必须声明弱引用为可选类型。由于可选类型使得Swift中的不含有值成为可能。

     因此仅仅须要将上述的样例随意一个实例变量前加上weak关键词就可以,如:

        weak var student : Student?
    或
        weak var teacher : Teacher?

    以下来測试一下weak var student : Student?设为弱引用后,測试释放的时间点(情况一)

        var teacher :Teacher?

    var student :Student? teacher = Teacher(name:"陈峰") student = Student(name:"徐鸽") teacher!.student = student //赋值后将产生"学生"对象的强引用 student!.teacher = teacher //赋值后将产生"老师"对象的强引用 teacher!.classing() student!.listening() teacher = nil //此时将没有立即调用析构,要等student释放后才会释放 //student = nil println("释放后输出") teacher?

    .classing() //前面已设为nil,所以没有输出 student?.listening()


    经測试输出:

    老师 陈峰 实例初始化完毕.			//运行teacher = Teacher(name:"陈峰")
    学生 徐鸽 实例初始化完毕.			//运行student = Student(name:"徐鸽")
    老师 陈峰 正在给学生 徐鸽 讲课.      //运行teacher!.classing()
    学生 徐鸽 正在听 陈峰 老师讲的课		//运行student!.listening()
    释放后输出                       //运行println("释放后输出")
    学生 徐鸽 正在听 陈峰 老师讲的课		//运行student?.listening()
    学生 徐鸽 实例析构化完毕.			//学生对象先释放
    老师 陈峰 实例析构完毕.             //此时由于学生对象释放了,此时没有了引用,也能够进行析构了


    假设  weak var teacher : Teacher?

    再来进行測试:(情况二)

        var teacher :Teacher?
        var student :Student?
        
        teacher = Teacher(name:"陈峰")
        student = Student(name:"徐鸽")
        
        teacher!.student = student  //赋值后将产生"学生"对象的强引用
        student!.teacher = teacher  //赋值后将产生"老师"对象的强引用
        
        teacher!.classing()
        student!.listening()
        
        teacher = nil               //此时将没有立即调用析构,要等student释放后才会释放
        //student = nil
        
        println("释放后输出")
        
        teacher?.classing()
        student?

    .listening() //此时并不由于

    输出结果:

    老师 陈峰 实例初始化完毕.
    学生 徐鸽 实例初始化完毕.
    老师 陈峰 正在给学生 徐鸽 讲课.
    学生 徐鸽 正在听 陈峰 老师讲的课
    老师 陈峰 实例析构完毕.
    释放后输出
    学生 徐鸽 正在听 nil 老师讲的课
    学生 徐鸽 实例析构化完毕.

    经測试得出结论:

    当A类中包函有B类的弱引用的实例,同一时候,B类中存在A的强引用实例时,假设A释放,也不会影响B的析放。但A的内存回收要等B的实例释放后才干够回收。(情况一的结果)

    当A类中包函有B类的强引用的实例时,假设A释放,则不会影响B的析放。(情况二的结果)

    无宿主引用方式:

    和弱引用一样。无宿主引用也并不持有实例的强引用。

    但和弱引用不同的是。无宿主引用通常都有一个值。因此。无宿主引用并不定义成可选类型。指明为无宿主引用是在属性变量声明的时候在之前加上keywordunowned
    由于无宿主引用为非可选类型。所以每当使用无宿主引用时不必使用?

    。无宿主引用通常能够直接訪问。可是当无宿主引用所指实例被释放时。ARC并不能将引用值设置为nil。由于非可选类型不能设置为nil。
    注意
    在无宿主引用指向实例被释放后,假设你想訪问这个无宿主引用,将会触发一个运行期错误(仅当能够确认一个引用一直指向一个实例时才使用无宿主引用)。

    在Swift中这样的情况也会造成应用程序的崩溃,会有一些不可预知的行为发生。

    因此使用时须要特别小心。


    将前面样例改为无宿主引用:

    class Teacher
    {
        var tName : String
        var student : Student?              //学生对象的强引用,实例能够为nil
        
        init(name:String)
        {
            tName = name
            println("老师 (tName) 实例初始化完毕.")
        }
        
        func getName() -> String
        {
            return tName
        }
        
        func classing()
        {
            println("老师 (tName) 正在给学生 (student?.getName()) 讲课.")
        }
        
        deinit
        {
            println("老师 (tName) 实例析构完毕.")
        }
    }
    
    class Student
    {
        var tName : String
        unowned var teacher : Teacher           //无宿主引用,不能够设置为nil
        
        init(name:String,tcher :Teacher)
        {
            tName = name
            teacher = tcher    //由于无宿主引用不能设为可选型。所在必须要初始化
            println("学生 (tName) 实例初始化完毕.")
        }
        
        func getName() -> String
        {
            return tName
        }
        
        func listening()
        {
            println("学生 (tName) 正在听 (teacher.getName()) 老师讲的课")
        }
        
        deinit
        {
            println("学生 (tName) 实例析构化完毕.")
        }
    }

    測试无宿主引用:

    func testNotOwner()
    {
        var teacher :Teacher?               //声明可选型变量
        
        teacher  = Teacher(name:"陈峰")
        
        var student = Student(name: "徐鸽",tcher: teacher!)
        
        //进行相互引用
        teacher!.student = student
        student.teacher = teacher!
        
        teacher!.classing()
        student.listening()
        
        teacher = nil
        println("老师对象释放后")
        
        teacher?

    .classing() student.listening() //error 由于在前面的teacher设为nil时,隐式的将student对象给释放了。因此这里再訪问就会crash }


    输出结果:

    老师 陈峰 实例初始化完毕.
    学生 徐鸽 实例初始化完毕.
    老师 陈峰 正在给学生 徐鸽 讲课.
    学生 徐鸽 正在听 陈峰 老师讲的课
    老师 陈峰 实例析构完毕.
    老师对象释放后
    Program ended with exit code: 9(lldb)  //会crash,thead1:Exc_BREAKPOINT(code=EXC_i386_BPT,subcode=0x0)
    所以使用无宿主引用时,就须要特别小心。小心别人释放时,顺带释放了强引用对象。所以要想别人释放时不影响到原实例。能够使用弱引用这样就算nil,也不会影响。



    上面介绍了,当某个类中的实例对象假设在整个生命周期中,有某个时间可能会被设为nil的实例,使用弱引用,假设整个生命周期中某一实例,一旦构造,过程中不可能再设为nil的实例变量。通常使用无宿主引用。但时有些时侯。在两个类中的相互引用属性都一直有值,而且都不能够被设置为nil。这样的情况下,通常设置一个类的实例为无宿主属性。而另一个类中的实例变量设为的隐式装箱可选属性(即!号属性)

    如以下的样例。每位父亲都有孩子(没孩子能叫父亲么?),每一个孩子都有一个亲生父亲

    class Father
    {
        let children : Children!                    //声明为隐式可选类型
        let fathername : String
        init(name:String,childName:String)
        {
            self.fathername = name
            self.children = Children(name: childName,fat:self) //初始化时产生相互引用
        }
        
        deinit
        {
            println("father deinited.")
        }
    }
    
    class Children
    {
        unowned let father : Father                 //声明为无宿主类型
        let name : String
        init(name:String ,fat : Father)
        {
            self.name = name
            self.father = fat
        }
        
        deinit
        {
            println("children deinited.")
        }
    }

    測试代码:

        var fa = Father(name: "王五",childName: "王八")
        println("(fa.fathername) 有个小孩叫 (fa.children.name)")

    输出结果:

    王五 有个小孩叫 王八
    father deinited.
    children deinited.
    相同能够看到,虽然是循环引用,但还是能正常回收。

    另外,另一种情况,当自身的闭包对自身(self) 的强引用,也会导致内存泄漏。

    样例:

    class CpuFactory
    {
        let cpuName : String
        let cpuRate : Double
        init(cpuName:String,rate:Double)
        {
            self.cpuName = cpuName
            self.cpuRate = rate
        }
        
        //声明一个闭包
        @lazy var someClosure: (Int, String) -> String = {
            //以下这句不能够凝视编译器会报Tuple types '(Int,String)'and'()'hava a different number of elements (2 vs. 0)
            [unowned self] (index: Int, stringToProcess: String) -> String in
            // closure body goes here
            
            return "A (self.cpuName)"  //闭包中引用self
        }
        
        //声明一个闭包,相同闭包中引用self
        @lazy var machining: () -> String = {
            [unowned self] in      //这句能够凝视(依照书上说。使用这句能够解释闭包的强引用,但个人实践。无论加不加这句,都不会释放。即这样写有内存泄漏)
            // closure body goes here
            
            if self.cpuRate > 10
            {
                return "(self.cpuName) i7 2.5G"
            }
            else
            {
                return "(self.cpuName) i3 2.0G"
            }
        }
        
        //声明一个闭包,但闭包中将自身作为參数传进去(能够避去内存泄漏)
        @lazy var machining2 : (CpuFactory) -> String = {
    
            [unowned self] (cpu:CpuFactory) -> String in
            
            if cpu.cpuRate > 10
            {
                return "(cpu.cpuName) i7 2.5G"
            }
            else
            {
                return "(cpu.cpuName) i3 2.0G"
            }
        }
        
        deinit
        {
            println("Cpu Factroy is deinited.")
        }
    }
    

    在这个样例中有三个闭包,各自是带參。和不带參,对于带參的 不能省略[unowned self] (paramers) in操作。否则会编译只是。另外。书中没有提到的,仅仅有声明为@lazy的闭包中才干够使用[unowned self] 否则在普通闭包中使用也会报错。

    另一点书中讲到当自身闭包中使用self.时会产生强引用。导至内存泄漏,因此加上[unowned self ] in 这句能够破坏这样的强引用,从而使内存得到释放,但经本人亲自验证,就算加上了也没有释放。

    測试:

    func testClosure()
    {
        var cpu : CpuFactory? = CpuFactory(cpuName: "Core",rate: 5)
    //    println(cpu!.machining())
        println(cpu!.machining2(cpu!))
    //    println(cpu!.someClosure(3,"hello"))
        
        cpu = nil
    }
    分别单独验证各句输出结果:

    func testClosure()
    {
        var cpu : CpuFactory?

    = CpuFactory(cpuName: "Core",rate: 5) println(cpu!.machining()) cpu = nil }

    输出:

    Core i3 2.0G
    显然cpu = nil也不会释放内存。

    再来看第二个。

    func testClosure()
    {
        var cpu : CpuFactory? = CpuFactory(cpuName: "Core",rate: 5)
        println(cpu!.machining2(cpu!))
        cpu = nil
    }
    输出
    Core i3 2.0G
    Cpu Factroy is deinited.
    可见使用自身作为參数传參时,能够释放内存。


    相同再測试第三种:

    func testClosure()
    {
        var cpu : CpuFactory? = CpuFactory(cpuName: "Core",rate: 5)
        println(cpu!.someClosure(3,"hello"))
        cpu = nil
    }
    输出
    A Core
    
    事实上第三和第一种是一样的,都是引用了self.但第一种能够把[unowned self ]in  句凝视和不凝视的情况下进行測试,能够发现结果是一样的。并没有释放内存。


    实在令人有点费解。。。。。











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