Objective-C 内存管理

2019-05-16

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》