从 Objective-C 里的 Alloc 和 AllocWithZone 谈起

一、问题起源

一切起源于Apple官方文档里面关于单例(Singleton)的示范代码:Creating a Singleton Instance.
主要的争议集中在下面这一段：

1. static MyGizmoClass *sharedGizmoManager = nil; 
2. + (MyGizmoClass*)sharedManager 
3. { 
4. if (sharedGizmoManager == nil) { 
5. sharedGizmoManager = [[super allocWithZone:NULL] init]; 
6. } 
7. return sharedGizmoManager; 
8. } 
9. + (id)allocWithZone:(NSZone *)zone 
10. { 
11. return [[self sharedManager] retain]; 
12. }

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其中：

1. sharedGizmoManager = [[super allocWithZone:NULL] init];

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这段有另一个版本，不使用 allocWithZone 而是直接 alloc，如下： 

1. sharedGizmoManager = [[super alloc] init];

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这就引发了一个讨论，为什么要覆盖allocWithZone方法，到底 alloc 和 allocWithZone 有啥区别呢？

二、allocWithZone
首先我们知道，我们需要保证单例类只有一个唯一的实例，而平时我们在初始化一个对象的时候， [[Class alloc] init]，其实是做了两件事。 alloc 给对象分配内存空间，init是对对象的初始化，包括设置成员变量初值这些工作。而给对象分配空间，除了alloc方法之外，还有另一个方法： allocWithZone.
在NSObject 这个类的官方文档里面，allocWithZone方法介绍说，该方法的参数是被忽略的，正确的做法是传nil或者NULL参数给它。而这个方法之所以存在，是历史遗留原因。

Do not override allocWithZone: to include any initialization code. Instead, class-specific versions of init… methods.
This method exists for historical reasons; memory zones are no longer used by Objective-C.

文档里面提到，memory zone已经被弃用了，只是历史原因才保留这个接口。详细是什么历史原因我没找到，不过后面介绍的内容会稍微涉及到。
而实践证明，使用alloc方法初始化一个类的实例的时候，默认是调用了 allocWithZone 的方法。于是覆盖allocWithZone方法的原因已经很明显了：为了保持单例类实例的唯一性，需要覆盖所有会生成新的实例的方法，如果有人初始化这个单例类的时候不走[[Class alloc] init] ，而是直接 allocWithZone， 那么这个单例就不再是单例了，所以必须把这个方法也堵上。allocWithZone的答案到此算是解决了，但是，问题是无止境的。
这里引出了另外一个问题： What the hell is Memory Zone?

三、NSZone
Apple官方文档里面就简单的几句，吝啬得很：
引用 

1. NSZone
2. Used to identify and manage memory zones.
5. typedef struct _NSZone NSZone;
6. Availability
7. Available in OS X v10.0 and later.
8. Declared In
9. NSZone.h

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大意上是说NSZone是Apple用来分配和释放内存的一种方式，它不是一个对象，而是使用C结构存储了关于对象的内存管理的信息。基本上开发者是不需要去理会这个东西的，cocoa Application使用一个系统默认的NSZone来对应用的对象进行管理。那么在什么时候你会想要有一个自己控制的NSZone呢？当默认的NSZone里面管理了大量的对象的时候。这种时候，大量对象的释放可能会导致内存严重碎片化，cocoa本身有做过优化，每次alloc的时候会试图去填满内存的空隙，但是这样做的话时间的开销很大。于是乎，你可以自己创建一个NSZone，这样当你有大量的alloc请求的时候就全部转移到指定的NSZone里面去，减少了大量的时间开销。而且，使用NSZone还可以一口气把你创建的zone里面的东西都清除掉，省掉了大量的时间去一个个dealloc对象。
总的来说，当你需要创建大量的对象的时候，使用NSZone还是能节省一些时间的，不过前提是你得知道怎么去用它。Timothy还讲到如果可以使用NSZone的话，多个对象在同一时间alloc可以减少分页使用，而且在同一个时间dealloc可以减少内存碎片。想必后来Apple在这方面是做了处理了，对开发者透明，无需开发者自己去做。

四、结论
allocWithZone不被Apple鼓励使用，基本上多数时候程序员也不需要自己去管理自己的zone。当然多了解一些东西总是好的嘛。