Objective-C 内存管理

在 2011 年 WWDC(苹果全球开发者大会)的一场与 Objective-C 相关的讲座上,开发者的人生观被颠覆了。

作为一个开发者,管理好自己程序所使用的内存是天经地义的事,好比人们在溜狗时必须清理狗的排泄物一样(美国随处可见“Clean up after your dogs”的标志)。在本科阶段上 C 语言的课程时,教授们会向学生反复强调:如果使用 malloc 函数申请了一块内存,使用完后必须再使用 free 函数把申请的内存还给系统——如果不还,会造成“内存泄漏”的结果。这对于 Hello World 可能还不算严重,但对于庞大的程序或是长时间运行的服务器程序,泄内存是致命的。如果没记住,自己还清理了两次,造成的结果则严重得多——直接导致程序崩溃。

Objective-C 有类似 malloc/free 的对子,叫 alloc/dealloc,这种原始的方式如同管理C内存一样困难。所以 Objective-C 中的内存管理又增加了“引用计数”的方法,也就是如果一个物件被别的物件引用一次,则引用计数加一;如果不再被该物件引用,则引用计数减一;当引用计数减至零时,则系统自动清掉该物件所占的内存。具体来说,如果我们有一个字符串,当建立时,需要使用 alloc 方法来申请内存,引用计数则变成了一;然后被其他物件引用时,需要用 retain 方法去增加它的引用计数,变成二。当它和刚才引用的物件脱离关联时,需使 release 方法减少引用计数,又变回了一;最后,使用完这个字符串时,再用 release 方法减少其引用计数,这时,运行库发现其引用计数变为零了,则回收走它的内存。这是手动的方式。

这种方式自然很麻烦,所以又设计出一种叫做 autorelease 的机制(不是类似 Java 的自动垃圾回收)。在 Objective-C 中,设计了一个叫做 NSAutoReleasePool 的池,当开发者需要完成一个任务时(比如每开启一个线程,或者开始一个函数),可以手动创立一个这样的池子, 然后通过显式声明把物件扔进自动回收池中。NSAutoReleasePool 内有一个数组来保存声明为 autorelease 的所有对象。如果一个对象声明为 autorelease,则会自动加到池子里。如果完成了一个任务(结束线程了,或者退出那个函数),则开发者需对这个池子发送一个 drain 消息。这时,NSAutoReleasePool 会对池子中所有的物件发送 release 消息,把它们的引用计数都减一 ——这就好比游泳池关门时通知所有客人都“滚蛋”一样。所以开发者无需显式声明 release,所有的物件也会在池子清空时自动呼叫 release 函数,如果引用计数变成零了,系统才回收那块内存。所以这是个半自动、半手动的方式。

—《Mac OS X 背后的故事》