2. 引用計(jì)數(shù)的實(shí)現(xiàn)

• alloc/retain/release/dealloc
  alloc方法和retain方法會(huì)使對象的引用計(jì)數(shù)值加1，release方法使對象的引用計(jì)數(shù)值減1，當(dāng)對象的引用計(jì)數(shù)值為0時(shí)，調(diào)用dealloc方法釋放對象。
  蘋果是用散列表來管理引用計(jì)數(shù)的，鍵值為對象內(nèi)存塊地址，對應(yīng)的值保存引用計(jì)數(shù)。圖示如下

鍵值為內(nèi)存塊地址哈希值的引用計(jì)數(shù)表

使用散列表來管理引用計(jì)數(shù)的好處是
1）散列表中存有內(nèi)存塊地址，可通過表中引用計(jì)數(shù)追溯到出問題的內(nèi)存塊地址（這在調(diào)試是很有幫助的）
2）對象內(nèi)存分配時(shí)無需再考慮引用計(jì)數(shù)所占用的內(nèi)存

• autorelease
  autorelease是自動(dòng)釋放對象的方法，它是通過NSAutoreleasePool來實(shí)現(xiàn)的。它在對象超出自身的作用域之后，調(diào)用release方法去釋放對象，具體實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)為：
  1）生成并持有NSAutoreleasePool對象
  2）調(diào)用autorelease方法，將對象添加到NSAutoreleasePool中
  3）待NSAutoreleasePool生命周期結(jié)束時(shí)，所有添加到自動(dòng)釋放池中的對象均會(huì)被發(fā)送release消息來釋放自身

autorelease實(shí)現(xiàn)過程

代碼表示如下：

NSAutoreleasePool *pool = [NSAutoreleasePool alloc] init];
id obj = [NSObject alloc] init];
[obj autorelease];
[pool drain];

cocoa框架中，使用NSRunloop來管理NSAutoreleasePool的生成、持有和釋放，runloop開始時(shí)會(huì)創(chuàng)建自動(dòng)釋放池，睡眠和退出時(shí)會(huì)銷毀自動(dòng)釋放池，圖解如下：

NSRunloop生成、持有，廢棄NSAutoreleasePool對象

很多時(shí)候，我們并不需要主動(dòng)使用NSAutoreleasePool來管理內(nèi)存，但是某些時(shí)候如果產(chǎn)生了大量的autorelease對象，而NSAutoreleasePool沒釋放前，這些對象便依舊存于內(nèi)存中，有可能會(huì)引發(fā)內(nèi)存不足的情況，此時(shí)我們可以考慮創(chuàng)建NSAutoreleasePool來及時(shí)釋放不需要的對象。當(dāng)我們創(chuàng)建了多個(gè)自動(dòng)釋放池時(shí)，蘋果又是怎么管理它們的呢？答案是棧！

NSAutoreleasePool *pool = [NSAutoreleasePool alloc] init];
NSAutoreleasePool *pool2 = [NSAutoreleasePool alloc] init];
NSAutoreleasePool *pool3 = [NSAutoreleasePool alloc] init];
id obj = [NSObject alloc] init];
[obj autorelease];
[pool3 drain];
[pool2 drain];
[pool drain];

很顯然，對象obj應(yīng)該會(huì)加入到pool3中，因?yàn)閜ool3是當(dāng)前正在使用的自動(dòng)釋放池。我們來看下蘋果底層相關(guān)的方法

class AutoreleasePoolPage 
{
...
public:
    static inline id autorelease(id obj) {}  //將一個(gè)對象添加到pool中

    static inline void *push() {}  //將新創(chuàng)建的pool壓入棧

    static inline void pop(void *token) {}  //將當(dāng)前的pool出棧
...
  }

ARC

1. 所有權(quán)修飾符

ARC下由編譯器幫助開發(fā)者自動(dòng)加入內(nèi)存管理代碼，因此編譯器必須知道對象何時(shí)在被持有，何時(shí)應(yīng)該被釋放，故蘋果引入了4個(gè)所有權(quán)修飾符:
__strong, __week, __unsafed_unretained, __autoreleasing

• __strong修飾符
  __strong表示對對象的強(qiáng)引用，是id類型和對象類型默認(rèn)的所有權(quán)修飾符，以下兩行代碼實(shí)質(zhì)是一樣的

id obj = [NSObject alloc] init];
id __strong obj = [NSObject alloc] init];

帶有__strong修飾符的變量在超出其作用域時(shí)，即變量被廢棄時(shí)，其持有的對象也隨之被釋放，代碼角度看類似這樣

{
  id obj = [NSObject alloc] init];
  [obj release];
}

在超出大括號(hào)作用域后，obj被廢棄，其持有的對象也因強(qiáng)引用的失效而被釋放。

• __week修飾符
  看起來__strong修飾符已經(jīng)能完美解決內(nèi)存管理的諸多問題，但事實(shí)上有一種情況是強(qiáng)引用無法解決的，即循環(huán)引用，而__week修飾符，這種弱引用方式，則可以完美解決循環(huán)引用的問題。
  我們先來看一下什么是循環(huán)引用。舉個(gè)例子，比如當(dāng)A持有了B的強(qiáng)引用，B也持有了A的強(qiáng)引用，由于A和B相互持有對象的強(qiáng)引用，導(dǎo)致A和B均無法被釋放，這便是出現(xiàn)了循環(huán)引用。

對象相互強(qiáng)引用

有時(shí)對象引用了自身，也會(huì)發(fā)生循環(huán)引用的現(xiàn)象。

自身強(qiáng)引用

循環(huán)引用的后果是會(huì)發(fā)生內(nèi)存泄漏（不再被需要的應(yīng)該廢棄的對象卻無法被釋放），那么__week是如何解決的呢？帶有__week修飾符的變量無法持有對象的實(shí)例，換句話說，強(qiáng)引用會(huì)使對象的引用計(jì)數(shù)增加，而弱引用不會(huì)。
id __week obj = [NSObject alloc] init];
上述代碼編譯器會(huì)產(chǎn)生警告，原因是對象被生成后，由于obj持有其弱引用，導(dǎo)致對象立即被釋放。帶有__week修飾符的變量在對象被釋放后自動(dòng)變成了nil，故上述代碼最終得到的obj是nil，將代碼改為如下即可消除警告。

id __strong obj0 = [NSObject alloc] init];
id __week obj = obj0;

obj0持有對象的強(qiáng)引用，所以對象不會(huì)被釋放，obj可以正確使用對象。當(dāng)obj0超出了作用域，強(qiáng)引用失效，對象被釋放，此時(shí)obj自動(dòng)變?yōu)閚il。如此便很容易明白，當(dāng)循環(huán)引用的兩個(gè)對象相互持有對方的弱引用時(shí)（或者其中一個(gè)持有的是弱引用），并不會(huì)影響到對象的釋放，也就不再會(huì)發(fā)生內(nèi)存泄露了。
和引用計(jì)數(shù)表類似，蘋果對于week變量的管理也是通過散列表來實(shí)現(xiàn)的。將賦值對象的地址作為鍵值，由于同一對象可能被多個(gè)week變量弱引用，故同一鍵值可能對應(yīng)一組week變量。由于__week修飾的變量會(huì)占用一定的CPU資源，因此除了解決循環(huán)引用的問題，盡量避免過多的使用week變量。

• \ __unsafe_unretained修飾符
  __unsafe_unretained修飾符修飾的變量既不持有對象的強(qiáng)引用，也不持有對象的弱引用，它和__week修飾符一樣，實(shí)際上是獲得了一個(gè)指向?qū)ο蟮闹羔槪蚠_week不同的是，當(dāng)對象被釋放后，__week修飾的變量自動(dòng)變?yōu)閚il，__unsafe_unretained修飾的變量則成為了野指針！帶有__unsafe_unretained的變量不在編譯器內(nèi)存管理范圍內(nèi)，編譯器是不對它做管理的，使用時(shí)應(yīng)當(dāng)謹(jǐn)慎確保其所指向的對象仍存在并未被釋放。
• __autoreleasing修飾符
  ARC下的__autoreleasing相當(dāng)于調(diào)用對象的autorelease方法，并使用@autoreleasepool來替代非ARC下的NSAutoreleasePool功能。被__autoreleasing修飾的變量所持有的對象會(huì)被加入到自動(dòng)釋放池中。

ARC與非ARC下代碼對比

事實(shí)上，像__strong修飾符一樣，大多數(shù)時(shí)候，我們并不需要顯示對一個(gè)變量指定__autoreleasing修飾符。比如在取得非自己生成的對象引用時(shí)（使用除alloc/new/copy/mutablecopy以外的方法取得對象），變量被__week修飾符修飾時(shí)，取得id或?qū)ο箢愋偷闹羔槙r(shí)（例如 id **obj），對象均會(huì)被自動(dòng)注冊到自動(dòng)釋放池中。

2. ARC規(guī)則

ARC有如下8個(gè)規(guī)則：

• 不可使用retain/release/retainCount/dealloc方法
  由于ARC下編譯器會(huì)自動(dòng)在合適的位置幫助開發(fā)者插入內(nèi)存管理的代碼，因此不允許開發(fā)者再主動(dòng)調(diào)用內(nèi)存管理相關(guān)方法。
• 不可使用NSAllocateObject/NSDeallocateObject方法
  事實(shí)上，alloc方法會(huì)調(diào)用NSAllocateObject來創(chuàng)建對象，并保存其引用計(jì)數(shù)，單獨(dú)調(diào)用NSAllocateObject方法會(huì)對內(nèi)存管理造成混亂，因此禁止使用該方法自然也是合理的。
• 不可顯示調(diào)用dealloc方法
  這里指的是開發(fā)者無需在dealloc方法中顯示調(diào)用[super dealloc]，只需要做在釋放對象時(shí)一些必要的處理，比如移除之前注冊的某些觀察者。
• 使用@autoreleasepool塊代替NSAutoreleasePool
  這個(gè)是顯而易見的，ARC下禁止使用NSAutoreleasePool，而采用@autoreleasepool塊代替。
• 不能使用NSZone
  事實(shí)上，無論是手動(dòng)管理內(nèi)存還是使用ARC，NSZone（區(qū)域）在現(xiàn)在的運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)中都是被忽略的。
• 對象型變量不可作為C語言結(jié)構(gòu)體成員
  在C語言的規(guī)約下，結(jié)構(gòu)體成員的生命周期是無法管理的，而ARC下編譯器必須能夠正確的管理OC對象的生命周期，這顯然是矛盾的，故對象型變量不可作為C語言結(jié)構(gòu)體的成員。解決的方式有兩種，其一將對象型變量轉(zhuǎn)換為void *類型（指向不限定某一具體類型的指針），其二是用__unsafed_unretained來修飾變量，這相當(dāng)于告訴編譯器該對象不需要被編譯器管理。
• 遵循內(nèi)存管理的方法命名規(guī)則
  一般而言，命名方法時(shí)，謹(jǐn)慎使用以alloc/new/copy/mutablecopy開頭的方法名，這類方法應(yīng)當(dāng)返回給調(diào)用方應(yīng)該持有的對象。以init開頭的方法應(yīng)該返回實(shí)例對象。
• 顯示轉(zhuǎn)換id和void
  在非ARC下，我們可以方便的直接對這兩種類型做轉(zhuǎn)換，如下所示

id obj = [NSObject alloc] init];
void * var = (void *)obj;
id obj2 = (id)var;

但是在ARC下，由于內(nèi)存管理交給了編譯器，因此編譯器需要明確每個(gè)對象的所有者，該對象是否還有所有者，當(dāng)無所有者時(shí)，編譯器應(yīng)當(dāng)負(fù)責(zé)釋放該對象。因此我們在轉(zhuǎn)換類型時(shí)往往還需要考慮對象所有權(quán)問題。倘若只是想單純的賦值，那么我們可以使用__bridge修飾符來完成轉(zhuǎn)換。

id obj = [NSObject alloc] init];
void * var = (__bridge void *)obj;
id obj2 = (__bridge id)var;

與__bridge修飾符相關(guān)的兩個(gè)修飾符是__bridge_retained和__bridge_transfer，這兩個(gè)修飾符在完成轉(zhuǎn)換的同時(shí)，還會(huì)對對象的所有權(quán)轉(zhuǎn)移做處理。
__bridge_retained修飾符修飾的變量在被賦值時(shí)，還會(huì)獲得被賦值對象的所有權(quán)，換句話說，會(huì)使對象引用計(jì)數(shù)增加。假定var是void *類型的變量，obj是id類型的變量，那么

var = (__bridge_retained void *)obj;

這等價(jià)于

var = (void *)obj;
[(id)var retain];

__bridge_transfer修飾符則正好和__bridge_retained相反，在賦值后被賦值對象隨即被釋放。同樣的，假定var是void *類型的變量，obj是id類型的變量，那么

obj = (__bridge_transfer id)var

這等價(jià)于

obj = (id)var;
[obj retain];
[(id)var release];

這種轉(zhuǎn)換常見于core Foundation對象與Foundation對象之間。前者是C語言類型對象，后者則是OC類型對象。

3. 屬性

ARC下，類屬性聲明和對應(yīng)的所有權(quán)修飾符是同樣的作用。如下所示

屬性聲明的屬性與所有權(quán)修飾符的對應(yīng)關(guān)系