iOS平臺的內(nèi)存使用引用計數(shù)的機(jī)制，并且引入了半自動釋放機(jī)制；這種使用上的多樣性，導(dǎo)致開發(fā)者在內(nèi)存使用上非常容易出現(xiàn)內(nèi)存泄漏和內(nèi)存莫名的增長情況； 本文會介紹iOS平臺的內(nèi)存使用原則與使用陷阱； 深度剖析autorelease機(jī)制；低內(nèi)存報警后的處理流程；并結(jié)合自身實(shí)例介紹內(nèi)存暴增的問題追查記錄以及相關(guān)工具的使用情況；

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內(nèi)存暴增，內(nèi)存泄漏，autorelease；內(nèi)存報警；

iOS平臺內(nèi)存常見問題

作為iOS平臺的開發(fā)者，是否曾經(jīng)為內(nèi)存問題而苦惱過？內(nèi)存莫名的持續(xù)增長，程序莫名的 crash，難以發(fā)現(xiàn)的內(nèi)存泄漏，這些都是iOS平臺內(nèi)存相關(guān)的常見問題；本文將會詳細(xì)介紹iOS平臺的內(nèi)存管理機(jī)制，autorelease機(jī)制和內(nèi)存的使用陷阱，這些將會解決iOS平臺內(nèi)存上的大部分問題，提高了程序的穩(wěn)定性；

1 iOS平臺內(nèi)存管理介紹

iOS平臺的內(nèi)存管理采用引用計數(shù)的機(jī)制；當(dāng)創(chuàng)建一個對象時使用alloc或者allWithZone方法時，引用計數(shù)就會+1；當(dāng)釋放對象使用release方法時，引用計數(shù)就是-1；這就意味著每一個對象都會跟蹤有多少其他對象引用它，一旦引用計數(shù)為0，該對象的內(nèi)存就會被釋放掉；另外，iOS也提供了一種延時釋放的機(jī)制 AutoRelease，以這種方式申請的內(nèi)存，開發(fā)者無需手動釋放，系統(tǒng)會在某一時機(jī)釋放該內(nèi)存； 由于iOS平臺的這種內(nèi)存管理的多樣性，導(dǎo)致開發(fā)者在內(nèi)存使用上很容易出現(xiàn)內(nèi)存泄漏或者程序莫名崩潰的情況，本文會詳細(xì)介紹iOS平臺內(nèi)存的使用規(guī)范與技巧以及如何利用工具避免或者發(fā)現(xiàn)問題；

下圖是內(nèi)存從申請到釋放的一個完整示例：

2 iOS平臺內(nèi)存使用原則

2.1 對象的所有權(quán)與銷毀

2.1.1 誰創(chuàng)建，誰釋放；

如果是以alloc，new或者copy，mutableCopy創(chuàng)建的對象，則必須調(diào)用release或者autorelease方法釋放內(nèi)存；

如果沒有釋放，則導(dǎo)致內(nèi)存泄漏！

2.1.2 誰retain，誰釋放；

如果對一個對象發(fā)送 retain消息，其引用計數(shù)會+1，則使用完必須發(fā)送release或者autorelease方法釋放內(nèi)存或恢復(fù)引用計數(shù)；

如果沒有釋放，則導(dǎo)致內(nèi)存泄漏！

2.1.3 沒創(chuàng)建且沒retain，別釋放；

不要釋放那些不是自己alloc或者retain的對象，否則程序會crash；

不要釋放autorelease的對象，否則程序會crash；

2.2 對象的深拷貝與淺拷貝

一般來說，復(fù)制一個對象包括創(chuàng)建一個新的實(shí)例，并以原始對象中的值初始化這個新的實(shí)例。復(fù)制非指針型實(shí)例變量的值很簡單，比如布爾，整數(shù)和浮點(diǎn)數(shù)。復(fù)制指 針型實(shí)例變量有兩種方法。一種方法稱為淺拷貝，即將原始對象的指針值復(fù)制到副本中。因此，原始對象和副本共享引用數(shù)據(jù)。另一種方法稱為深拷貝，即復(fù)制指針 所引用的數(shù)據(jù)，并將其賦給副本的實(shí)例變量。

2.2.1 深拷貝

深拷貝的流程是 先創(chuàng)建一個新的對象且引用計數(shù)為1，并用舊對象的值初始化這個新對象；

ClassA* objA = [[ClassA alloc] init];

ClassA* objB = [objA copy];

objB是一個新對象，引用計數(shù)為1，且objB的數(shù)據(jù)等同objA的數(shù)據(jù)；

注意： objB需要釋放，否則會引起內(nèi)存泄漏！

2.2.2 淺拷貝

淺拷貝的流程是，無需引入新的對象，把原有對象的引用計數(shù)+1即可

ClassA* objA = [[ClassA alloc] init];

ClassA* objB = [objA retain];

注意： objB需要釋放，恢復(fù)objA的引用計數(shù)，否則會引起內(nèi)存泄漏！

2.3對象的存取方法

2.3.1 屬性聲明和實(shí)現(xiàn)

變量聲明的常用屬性類型包括readonly，assign，retain和copy；且系統(tǒng)會自動為聲明了屬性的變量生成set和get函數(shù)；

readonly屬性： 只能讀，不能寫；

assign屬性： 是默認(rèn)屬性，直接賦值，沒有任何保留與釋放問題；

retain屬性： 會增加原有對象的引用計數(shù)并且在賦值前會釋放原有對象，然后在進(jìn)行賦值；

copy屬性：  會復(fù)制原有對象，并在賦值前釋放原有對象，然后在進(jìn)行賦值；

2.3.2 使用屬性聲明可能帶來的隱患

當(dāng)一個非指針變量使用retain（或者copy）這個屬性時，盡量不要顯性的release這個變量；直接給這個變量置空即可；否則容易產(chǎn)生過度釋放，導(dǎo)致程序crash； 例如：

ClassA類的strName是NSString* 類型的變量且聲明的屬性為retain；

ClassA.strName = nil;  /* 釋放原有對象且對此對象賦值為空 */

[ClassA.strName release]; /* strName內(nèi)存可能已經(jīng)被釋放過了，將導(dǎo)致程序crash */

Assign這個屬性一般是非指針變量（布爾類型，整形等）時用這個類型；屬于直接賦值型，不需要考慮內(nèi)存的保留與釋放；

如果一個指針類型的變量使用assign類型的屬性，有可能引用已經(jīng)釋放的變量；導(dǎo)致程序crash； 例如：

ClassB* obj =[[[ClassB alloc] init] autorelease];

……

ClassA.strName = obj; /* strName 指向obj的內(nèi)存地址*/

后續(xù)在使用ClassA.strName的時候， 因?yàn)閛bj是autorelease的，可能obj的內(nèi)存已經(jīng)被回收；導(dǎo)致引用無效內(nèi)存，程序crash；

3iOS平臺AutoRelease機(jī)制

3.1 自動釋放池的常見問題

大家在開發(fā)iOS程序的時候，是否遇到過在列表滑動的情況內(nèi)存莫名的增長，頻繁訪問圖片的時候內(nèi)存莫名的增長，頻繁的打開和關(guān)閉數(shù)據(jù)庫的時候內(nèi)存莫名的增長…… 這些都是拜iOS的autorelease機(jī)制所賜；具體分析如下：

1: 滑動列表的時候，內(nèi)存出現(xiàn)莫名的增長，原因可能有如下可能：

1：沒有使用UITableView的reuse機(jī)制； 導(dǎo)致每顯示一個cell都用autorelease的方式重新alloc一次； 導(dǎo)致cell的內(nèi)存不斷的增加；

2：每個cell會顯示一個單獨(dú)的UIView， 在UIView發(fā)生內(nèi)存泄漏，導(dǎo)致cell的內(nèi)存不斷增長；

2: 頻繁訪問圖片的時候，內(nèi)存莫名的增長；

頻繁的訪問網(wǎng)絡(luò)圖片，導(dǎo)致iOS內(nèi)部API，會不斷的分配autorelease方式的buffer來處理圖片的解碼與顯示； 利用圖片cache可以緩解一下此問題；

 

3: 頻繁打開和關(guān)閉SQLite，導(dǎo)致內(nèi)存不斷的增長；

在進(jìn)行SQLite頻繁打開和關(guān)閉操作，而且讀寫的數(shù)據(jù)buffer較大，那么 SQLite在每次打開與關(guān)閉的時候，都會利用autorelease的方式分配51K的內(nèi)存； 如果訪問次數(shù)很多，內(nèi)存馬上就會頂?shù)綆资�兆，甚至上百兆�?所以針對頻繁的讀寫數(shù)據(jù)庫且數(shù)據(jù)buffer較大的情況， 可以設(shè)置SQLite的長連接方式；避免頻繁的打開和關(guān)閉數(shù)據(jù)庫；

3.2 自動釋放池的概念

NSAutoreleasePool內(nèi)部包含一個數(shù)組（NSMutableArray），用來保存聲名為autorelease的所有對象。如果一個對象聲明為autorelease，系統(tǒng)所做的工作就是把這個對象加入到這個數(shù)組中去。

ClassA *obj1 = [[[ClassA alloc] init] autorelease]; //retain count = 1，把此對象加入autorelease pool中

NSAutoreleasePool自身在銷毀的時候，會遍歷一遍這個數(shù)組，release數(shù)組中的每個成員。如果此時數(shù)組中成員的retain count為1，那么release之后，retain count為0，對象正式被銷毀。如果此時數(shù)組中成員的retain count大于1，那么release之后，retain count大于0，此對象依然沒有被銷毀，內(nèi)存泄露。

3.3 自動釋放池的作用域與嵌套

AutoreleasePool是可以嵌套使用的！
池是被嵌套的，嵌套的結(jié)果是個棧，同一線程只有當(dāng)前棧頂pool實(shí)例是可用的：

當(dāng)短生命周期內(nèi)，比如一個循環(huán)中，會產(chǎn)生大量的臨時內(nèi)存，可以創(chuàng)建一個臨時的autorelease pool，這樣可以達(dá)到快速回收內(nèi)存的目的；

3.4 自動施放池的手動創(chuàng)建與自動創(chuàng)建

3.4.1 需要手動創(chuàng)建自動釋放池

●如果你正在編寫一個不是基于Application Kit的程序，比如命令行工具，則沒有對自動釋放池的內(nèi)置支持；你必須自己創(chuàng)建它們。

●如果你生成了一個從屬線程，則一旦該線程開始執(zhí)行，你必須立即創(chuàng)建你自己的自動釋放池；否則，你將會泄漏對象。

●如果你編寫了一個循環(huán)，其中創(chuàng)建了許多臨時對象，你可以在循環(huán)內(nèi)部創(chuàng)建一個自動釋放池，以便在下次迭代之前銷毀這些對象。這可以幫助減少應(yīng)用程序的最大內(nèi)存占用量。

3.4.2 系統(tǒng)自動創(chuàng)建自動釋放池

Application Kit會在一個事件周期（或事件循環(huán)迭代）的開端—比如鼠標(biāo)按下事件—自動創(chuàng)建一個自動釋放池，并且在事件周期的結(jié)尾釋放它.

4 iOS平臺內(nèi)存使用陷阱

4.1 重復(fù)釋放

在前文已經(jīng)提到，不要釋放不是自己創(chuàng)建的對象；

釋放自己的autorelease對象，app會crash；

釋放系統(tǒng)的autorelease對象，app會crash；

4.2 循環(huán)引用

循環(huán)引用，容易產(chǎn)生野引用，內(nèi)存無法回收，最終導(dǎo)致內(nèi)存泄漏！可以通過弱引用的方式來打破循環(huán)引用鏈；所謂的弱引用就是不需要retain，直接賦值的方式，這樣的話，可以避免循環(huán)引用的問題，但是需要注意的是，避免重復(fù)釋放的問題；

5 iOS平臺內(nèi)存報警機(jī)制

由于iOS平臺的內(nèi)存管理機(jī)制，不支持虛擬內(nèi)存，所以在內(nèi)存不足的情況，不會去Ram上創(chuàng)建虛擬內(nèi)存；所以一旦出現(xiàn)內(nèi)存不足的情況，iOS平臺會通知所有已經(jīng)運(yùn)行的app，不論是前臺app還是后臺掛起的app，都會收到 memory warning的notice；一旦app收到memory warning的notice，就應(yīng)該回收占用內(nèi)存較大的變量；

5.1 內(nèi)存報警處理流程

1： app收到系統(tǒng)發(fā)過來的memory warning的notice；

2： app釋放占用較大的內(nèi)存；

3： 系統(tǒng)回收此app所創(chuàng)建的autorelease的對象；

4： app返回到已經(jīng)打開的頁面時，系統(tǒng)重新調(diào)用viewdidload方法，view重新加載頁面數(shù)據(jù)；重新顯示；

5.2 內(nèi)存報警測試方法

在Simulate上可以模擬低內(nèi)存報警消息；

iOS模擬器 -> 硬件 -> 模擬內(nèi)存警告；

開發(fā)者可以在模擬器上來模擬手機(jī)上的低內(nèi)存報警情況，可以避免由于低內(nèi)存報警引出的app的莫名crash問題；

6 iOS平臺內(nèi)存檢查工具

6.1 編譯和分析工具Analyze

iOS的分析工具可以發(fā)現(xiàn)編譯中的warning，內(nèi)存泄漏隱患，甚至還可以檢查出logic上的問題；所以在自測階段一定要解決Analyze發(fā)現(xiàn)的問題，可以避免出現(xiàn)嚴(yán)重的bug；

內(nèi)存泄漏隱患提示：

Potential Leak of an object allocated on line ……

數(shù)據(jù)賦值隱患提示：

The left operand of …… is a garbage value;

對象引用隱患提示：

Reference-Counted object is used after it is released;

以上提示均比較嚴(yán)重，可能會引起嚴(yán)重問題，需要開發(fā)者密切關(guān)注！

6.2 內(nèi)存檢測工具

6.2.1 內(nèi)存泄漏檢測工具—Leak

Leak工具可以很容易的統(tǒng)計所有內(nèi)存泄漏的點(diǎn)，而且還可以顯示在那個文件，哪行代碼有內(nèi)存泄漏，這樣定位問題比較容易，也比較方面；但是Leak在統(tǒng)計內(nèi)存泄漏的時候會把a(bǔ)utorelease方式的內(nèi)存也統(tǒng)計進(jìn)來； 所以我們在查找內(nèi)存泄漏情況的時候，可以autorelease的情況忽略掉；

Leak工具：

 

通過Leak工具可以很快發(fā)現(xiàn)代碼中的內(nèi)存泄漏，通過工具也可以很快找到發(fā)生內(nèi)存泄漏的代碼段：

6.2.2 內(nèi)存猛增檢測工具—Allocations

Allocations工具可以很容易的列出所有分配內(nèi)存的點(diǎn)，這樣我們可以按照分配內(nèi)存大小來進(jìn)行排序， 這樣可以很容易的發(fā)現(xiàn)哪些點(diǎn)分配的內(nèi)存最多，而且是持續(xù)分配，這樣我們來針對性的分析這些持續(xù)分配較大內(nèi)存的地方；

此工具會顯示出所有申請內(nèi)存的地方，并統(tǒng)計申請的次數(shù)和大小； 從這個列表中可以找出內(nèi)存申請次數(shù)最多且申請內(nèi)存最大的語句；從而分析出哪些地方使用的內(nèi)存最多，進(jìn)而可以優(yōu)化和改進(jìn)；

上圖是按照申請內(nèi)存多少來排序的，可以方便的了解哪些代碼申請的內(nèi)存多；

7 參考資料

http://www.cocoachina.com/bbs/read.php?tid=15963

http://developer.apple.com/library/IOs/navigation/

原文：http://stblog.baidu-tech.com/?p=1371