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。
<pre name="code" class="objc">class Teacher { var tName : String init(name:String) { tName = name println("老师 \(tName) 实例初始化完成.") } func getName() -> String { return tName } func classing() { println("老师 \(tName) 正在给学生讲课.") } deinit { println("老师 \(tName) 实例析构完成.") } }
测试 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<span style="white-space:pre"> </span> <span style="font-family: Arial,Helvetica,sans-serif;">//再次产生强引用即(引用计数再+1)</span> 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 实例初始化完成. 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
class Teacher { var tName : String var student : 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.") } 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) 实例析构完成.") } } class Student { var tName : String var teacher : Teacher? //添加老师对象,初始时为nil init(name:String) { tName = name println("学生 \(tName) 实例初始化完成.") } 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) 实例析构化完成.") } }
测试泄漏:
func testMemoryLeak() { var teacher :Teacher? var student :Student? teacher = Teacher(name:"陈峰") //(引用计数为1) student = Student(name:"徐鸽") //<span style="font-family: Arial,sans-serif;">(引用计数为1)</span> 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() //因为我清楚地知道teacher对象不可能为空,所以我用!解包 student!.listening() //下面的代码,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<span style="white-space:pre"> </span> //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()<span style="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。 student?.listening() }
输出结果:
老师 陈峰 实例初始化完成. 学生 徐鸽 实例初始化完成. 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:
weak var student : Student? 或 weak var teacher : 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)
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 //此时将没有马上调用析构,要等student释放后才会释放 //student = nil println("释放后输出") teacher?.classing()<span style="white-space:pre"> </span>//前面已设为nil,所以没有输出 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") 学生 徐鸽 实例初始化完成. //执行student = Student(name:"徐鸽") 老师 陈峰 正在给学生 徐鸽 讲课. //执行teacher!.classing() 学生 徐鸽 正在听 陈峰 老师讲的课 //执行student!.listening() 释放后输出 //执行println("释放后输出") 学生 徐鸽 正在听 陈峰 老师讲的课 //执行student?.listening() 学生 徐鸽 实例析构化完成. //学生对象先释放 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)
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 //此时将没有马上调用析构,要等student释放后才会释放 //student = nil println("释放后输出") teacher?.classing() student?.listening() //此时并不因为
输出结果:
老师 陈峰 实例初始化完成. 学生 徐鸽 实例初始化完成. 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 实例析构完成. 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)
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:
class Teacher { var tName : String var student : Student? //学生对象的强引用,实例可以为nil init(name:String) { tName = name println("老师 \(tName) 实例初始化完成.") } 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) 实例析构完成.") } } class Student { var tName : String unowned var teacher : Teacher //无宿主引用,不可以设置为nil init(name:String,tcher :Teacher) { tName = name teacher = tcher //因为无宿主引用不能设为可选型,所在必须要初始化 println("学生 \(tName) 实例初始化完成.") } 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) 实例析构化完成.") } }
测试无宿主引用:
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 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 }
输出结果:
老师 陈峰 实例初始化完成. 学生 徐鸽 实例初始化完成. 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 实例析构完成. 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
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.") } }
测试代码:
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.
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:
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 = { //下面这句不可以注释编译器会报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,同样闭包中引用self @lazy var machining: () -> String = { [unowned self] 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) // 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参数传进去(可以避去内存泄漏) @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
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.
可见使用自身作为参数传参时,可以释放内存。
同样再测试第三种
func testClosure() { var cpu : cpuFactory? = cpuFactory(cpuName: "Core",rate: 5) println(cpu!.someClosure(3,"hello")) cpu = nil }
输出
A Core
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。。。。。。