初探swift语言的学习笔记六(ARC-自动引用计数,内存管理)

Swift 前端之家
前端之家收集整理的这篇文章主要介绍了初探swift语言的学习笔记六(ARC-自动引用计数,内存管理)，前端之家小编觉得挺不错的，现在分享给大家，也给大家做个参考。
@H_403_0@ 作者：fengsh998
原文地址：http://blog.csdn.net/fengsh998/article/details/31824179
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Swift使用自动引用计数（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，你并不需要考虑内存的管理。当实例并不再被需要时，ARC会自动释放这些实例所使用的内存。

另外需要注意的：

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，包含了类型信息和实例的属性值信息。

另外当实例不再被使用时，ARC会释放实例所占用的内存，这些内存可以再次被使用。
但是，如果ARC释放了正在被使用的实例，就不能再访问实例属性，或者调用实例的方法了。直接访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。
为了保证需要实例时实例是存在的，ARC对每个类实例，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，当你将类实例赋值给属性、常量或变量时，指向实例的一个强引用（strong reference）将会被构造出来。被称为强引用是因为它稳定地持有这个实例，当这个强引用存在时，实例就不能够被自动释放，因此可以安全地使用。

例子：

[cpp] view plain copy
  1. classTeacher
  2. {
  3. vartName:String
  5. init(name:String)
  6. tName=name
  7. println("老师\(tName)实例初始化完成.")
  8. }
  9. funcgetName()->String
  10. returntName
  11. }
  13. funcclassing()
  14. {
  15. println("老师\(tName)正在给学生讲课.")
  16. deinit
  17. println("老师\(tName)实例析构完成.")
  18. }
测试ARC:

    functestArc()
  1. varteacher: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)
  2. varrefteacher:Teacher?=teacher//再次产生强引用即(引用计数再+1)
  3. varrefteacher2:Teacher?=teacher<spanstyle="white-space:pre"></span><spanstyle="font-family:Arial,sans-serif;">//再次产生强引用即(引用计数再+1)</span>
  4. refteacher=nil//第一个引用对象为nil并没有使实例释放,(引用计数-1)
  5. teacher?.classing()//正常
  6. teacher=nil//第二个引用对象为nil并没有使实例释放,108); list-style:decimal-leading-zero outside; color:inherit; line-height:18px; margin:0px!important; padding:0px 3px 0px 10px!important"> refteacher2!.classing() 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，则自动调用析构
  7. refteacher2?.classing()//不再有输出
  8. }

输出结果:

    老师张三实例初始化完成.
  1. 老师张三正在给学生讲课.
  2. 老师张三正在给学生讲课.
  3. 老师张三实例析构完成.


从上面的例子来看，确实swift给我们自动管理了内存，很多时侯开发者都不需要考虑太多的内存管理。但真的是这样吗？真的安全吗？作为开发者要如何用好ARC？

尽管ARC减少了很多内存管理工作，但ARC并不是绝对安全的。下面来看一下循环强引用导至的内存泄漏。

例子：

@H_403_326@ varstudent:Student?//添加学生对象,初始时为nil
  • init(name:String)
  • tName=name
  • println("老师\(tName)实例初始化完成.")
  • funcgetName()->String
  • returntName
  • funcclassing()
  • println("老师\(tName)正在给学生\(student?.getName())讲课.")
  • deinit
  • println("老师\(tName)实例析构完成.")
  • classStudent
  • vartName:String
  • varteacher:Teacher?//添加老师对象,初始时为nil
  • println("学生\(tName)实例初始化完成.")
  • funclistening()
  • println("学生\(tName)正在听\(teacher?.getName())老师讲的课")
  • println("学生\(tName)实例析构化完成.")
  • }

    • 测试泄漏：

      functestMemoryLeak()
    1. varteacher:Teacher?
    2. varstudent:Student?
    3. teacher=Teacher(name:"陈峰")//(引用计数为1)
    4. student=Student(name:"徐鸽")//<spanstyle="font-family:Arial,sans-serif;">(引用计数为1)</span>
    5. teacher!.student=student//赋值后将产生"学生"对象的强引用(引用计数+1)
    6. student!.teacher=teacher//赋值后将产生"老师"对象的强引用(引用计数+1)
    7. teacher!.classing()//因为我清楚地知道teacher对象不可能为空,所以我用!解包
    8. student!.listening()
    9. //下面的代码，写与不写都不能使对象释放
    10. //引用计数－1但还不能＝0,所以不会析构
    11. student=nil<spanstyle="white-space:pre"></span>
    12. println("释放后输出")
    13. teacher?.classing()<spanstyle="white-space:pre"></span>//因为我不能确定teacher对象是否为空，所以必须用?来访问。
    14. student?.listening()
    15. }

    输出结果：

      老师陈峰实例初始化完成.
    1. 学生徐鸽实例初始化完成.
    2. 老师陈峰正在给学生徐鸽讲课.
    3. 学生徐鸽正在听陈峰老师讲的课
    4. 释放后输出

    自始至终都没有调用deinit。因此就会泄漏，此时已经不能采取任何措拖来释放这两个对象了，只有等APP的生命周期结束

    实例之间的相互引用，在日常开发中是很常见的一种，哪么如何避免这种循环强引用导致的内存泄漏呢？

    可以通过在类之间定义为弱引用（weak）或无宿主引用的（unowned）变量可以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关键字weak。

    注意
    弱引用必须声明为变量，指明它们的值在运行期可以改变。弱引用不能被声明为常量。
    因为弱引用可以不含有值，所以必须声明弱引用为可选类型。因为可选类型使得Swift中的不含有值成为可能。

    因此只需要将上述的例子任意一个实例变量前加上weak关键词即可,如：

      weakvarstudent:Student?
    1. weakvarteacher:Teacher?

    下面来测试一下weak var student : Student?设为弱引用后，测试释放的时间点(情况一)

      varteacher:Teacher?
    1. teacher=Teacher(name:"陈峰")
    2. student=Student(name:"徐鸽")
    3. //赋值后将产生"学生"对象的强引用
    4. //赋值后将产生"老师"对象的强引用
    5. teacher!.classing()
    6. teacher=nil//此时将没有马上调用析构，要等student释放后才会释放
    7. //student=nil
    8. println("释放后输出")
    9. teacher?.classing()<spanstyle="white-space:pre"></span>//前面已设为nil,所以没有输出
    10. student?.listening()

    经测试输出：

      老师陈峰实例初始化完成.//执行teacher=Teacher(name:"陈峰")
    1. 学生徐鸽实例初始化完成.//执行student=Student(name:"徐鸽")
    2. 老师陈峰正在给学生徐鸽讲课.//执行teacher!.classing()
    3. 学生徐鸽正在听陈峰老师讲的课//执行student!.listening()
    4. 释放后输出//执行println("释放后输出")
    5. //执行student?.listening()
    6. 学生徐鸽实例析构化完成.//学生对象先释放
    7. 老师陈峰实例析构完成.//此时由于学生对象释放了,此时没有了引用，也可以进行析构了


    如果 weak var teacher : Teacher?

    再来进行测试：(情况二)

    @H_403_326@ teacher?.classing()
  • student?.listening()//此时并不因为
    • 输出结果：

      老师陈峰实例析构完成.
    1. 释放后输出
    2. 学生徐鸽正在听nil老师讲的课
    3. 学生徐鸽实例析构化完成.

    经测试得出结论：

    当Ａ类中包函有Ｂ类的弱引用的实例，同时，Ｂ类中存在Ａ的强引用实例时，如果Ａ释放，也不会影响Ｂ的析放，但Ａ的内存回收要等Ｂ的实例释放后才可以回收。（情况一的结果）

    当Ａ类中包函有Ｂ类的强引用的实例时，如果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或变量声明的时候在之前加上关键字unowned。
    因为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?。无宿主引用通常可以直接访问。但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，因为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，如果你想访问这个无宿主引用，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中这种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。因此使用时需要特别小心。


    将前面例子改为无宿主引用：

      //学生对象的强引用,实例可以为nil
    1. unownedvarteacher:Teacher//无宿主引用,不可以设置为nil
    2. init(name:String,tcher:Teacher)
    3. teacher=tcher//因为无宿主引用不能设为可选型，所在必须要初始化
    4. println("学生\(tName)实例初始化完成.")
    5. funclistening()
    6. println("学生\(tName)正在听\(teacher.getName())老师讲的课")
    7. println("学生\(tName)实例析构化完成.")
    8. }

    测试无宿主引用：

      functestNotOwner()
    1. //声明可选型变量
    2. teacher=Teacher(name:"陈峰")
    3. varstudent=Student(name:"徐鸽",tcher:teacher!)
    4. //进行相互引用
    5. teacher!.student=student
    6. student.teacher=teacher!
    7. teacher!.classing()
    8. student.listening()
    9. teacher=nil
    10. println("老师对象释放后")
    11. teacher?.classing()
    12. student.listening()//error因为在前面的teacher设为nil时,隐式的将student对象给释放了，因此这里再访问就会crash
    13. }

    输出结果：

    @H_403_326@ 老师对象释放后
  • Programendedwithexitcode:9(lldb)//会crash,thead1:Exc_BREAKPOINT(code=EXC_i386_BPT,subcode=0x0)
    • 所以使用无宿主引用时，就需要特别小心，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，可以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如果在整个生命周期中，有某个时间可能会被设为nil的实例，使用弱引用，如果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，并且都不可以被设置为nil。这种情况下，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)

    如下面的例子，每位父亲都有孩子(没孩子能叫父亲么？)，每个孩子都有一个亲生父亲

      classFather
    1. letchildren:Children!//声明为隐式可选类型
    2. letfathername:String
    3. self.fathername=name
    4. self.children=Children(name:childName,fat:self)//初始化时产生相互引用
    5. println("fatherdeinited.")
    6. classChildren
    7. unownedletfather:Father//声明为无宿主类型
    8. letname:String
    9. self.name=name
    10. self.father=fat
    11. println("childrendeinited.")
    12. }

    测试代码：

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

    输出结果：

      王五有个小孩叫王八
    1. fatherdeinited.
    2. childrendeinited.
    同样可以看到，尽管是循环引用，但还是能正常回收。

    另外，还有一种情况，当自身的闭包对自身(self) 的强引用，也会导致内存泄漏。

    例子：

      classcpuFactory
    1. letcpuName:String
    2. letcpuRate:Double
    3. init(cpuName:String,rate:Double)
    4. self.cpuName=cpuName
    5. self.cpuRate=rate
    6. //声明一个闭包
    7. @lazyvarsomeClosure:(Int,String)->String={
    8. //下面这句不可以注释编译器会报Tupletypes'(Int,String)'and'()'havaadifferentnumberofelements(2vs.0)
    9. [unownedself](index:Int,stringToProcess:String)->Stringin
    10. //closurebodygoeshere
    11. return"A\(self.cpuName)"//闭包中引用self
    12. //声明一个闭包，同样闭包中引用self
    13. @lazyvarmachining:()->String={
    14. [unownedself]in//这句可以注释(按照书上说，使用这句可以解释闭包的强引用，但个人实践，不管加不加这句，都不会释放，即这样写有内存泄漏)
    15. ifself.cpuRate>10
    16. return"\(self.cpuName)i72.5G"
    17. else
    18. return"\(self.cpuName)i32.0G"
    19. //声明一个闭包，但闭包中将自身作为参数传进去(可以避去内存泄漏)
    20. @lazyvarmachining2:(cpuFactory)->String={
    21. [unownedself](cpu:cpuFactory)->Stringin
    22. ifcpu.cpuRate>10
    23. return"\(cpu.cpuName)i72.5G"
    24. else
    25. return"\(cpu.cpuName)i32.0G"
    26. println("cpuFactroyisdeinited.")
    27. }

    在这个例子中有三个闭包，分别是带参，和不带参，对于带参的 不能省略[unowned self] (paramers) in操作。否则会编译不过，另外，书中没有提到的，只有声明为@lazy的闭包中才可以使用[unowned self] 否则在普通闭包中使用也会报错。还有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 这句可以破坏这种强引用，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。

    测试：

      functestClosure()
    1. varcpu:cpuFactory?=cpuFactory(cpuName:"Core",rate:5)
    2. //println(cpu!.machining())
    3. println(cpu!.machining2(cpu!))
    4. //println(cpu!.someClosure(3,"hello"))
    5. cpu=nil
    6. }
    分别单独验证各句输出结果：

    @H_403_326@ println(cpu!.machining())
  • cpu=nil
  • }
    • 输出：

      Corei32.0G
    显然cpu = nil也不会释放内存。

    再来看第二个。

    @H_403_326@ println(cpu!.machining2(cpu!))
  • }
    • 输出
      Corei32.0G
    1. cpuFactroyisdeinited.
    可见使用自身作为参数传参时，可以释放内存。
    同样再测试第三种：

    @H_403_326@ println(cpu!.someClosure(3,"hello"))
  • }
    • 输出
      ACore
    其实第三和第一种是一样的，都是引用了self.但第一种可以把［unowned self ］in 句注释和不注释的情况下进行测试，可以发现结果是一样的，并没有释放内存。


    实在令人有点费解。。。。。。

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