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OC内存管理那些事儿(1)：内存管理策略

Nov 9th, 2014

在引用计数环境下用于内存管理的基本模型，是由 NSObject protocol中所定义的一些方法，结合一套标准的方法命名约定共同提供的。NSObject 类还定义了一个dealloc方法，该方法会在对象被释放时自动调用。本文将讲解在 Cocoa 编程中所需了解的关于正确进行内存管理的基本规则，并提供一些正确用法的示例。

内存管理的基本规则

对象管理模型基于对象所有权。每个对象都有一或多个持有者(owner)。只要某对象还有一个持有者，它就不会被释放掉。如果一个对象没有了持有者，运行时系统(runtime system)就会自动将其销毁掉。为了确保让你清晰地意识到何时持有了一个对象，Cocoa 采用了如下策略：

  • 只要是你创建的对象，你就拥有其所有权
    使用名字以alloc, new, copy 或者 mutableCopy 开头的方法所创建对象(比如,alloc, newObject, 或者mutableCopy)。

  • 使用retain来获取对象的所有权
    一个获取到的对象通常要确保它在被接收的方法内是始终有效的，并且该方法也要确保安全得将该对象返回给它的调用者。使用retain有如下两个场景：
    (1) 在存取器(accessor)方法或init方法的实现中，拿到一个想要存储为属性值的对象的所有权；
    (2) 防止一个对象因其他操作的副作用而变成无效的(就像在 要避免对象在使用过程中被释放 中所阐述的那样)。

  • 当不再需要一个对象时，必须要放弃对它的所有权
    通过给一个对象发送release消息或者autorelease消息来放弃持有它。在 Cocoa 的惯用语中，放弃对一个对象的所有权通常被称为释放(release)一个对象。

  • 如果不是某对象的持有者，不要执行放弃其所有权的操作
    这只是前边几条策略规则的一个推论，在这里明确阐述下。

一个简单的例子

为了举例说明上述策略，思考如下代码片段：

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{
    Person *aPerson = [[Person alloc] init];
    // ...
    NSString *name = aPerson.fullName;
    // ...
    [aPerson release];
}

对象Person是由alloc方法创建的，所以随后在不再需要它时向它发送了release消息。这里的name不是通过附带所有权的方法(the owning methods)取到的，所以不必向其发送release消息。值得注意的是，本例中使用了release而不是autorelease。

使用 autorelease 延迟发送 release 消息

当需要延迟发送release消息时，使用autorelease，特别是在要从一个方法中返回一个对象时。比如，可以像这样实现上例中的fullName方法：

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- (NSString *)fullName {
    NSString *string = [[[NSString alloc] initWithFormat:@"%@ %@",
                                          self.firstName, self.lastName] autorelease];
    return string;
}

你将持有这里返回的通过alloc创建的string。按照内存管理的规则，在你丢掉对string的引用之前，必须先放弃对它的所有权。然而，这里如果使用release，string将会在被返回前就被释放掉(该方法将返回一个无效的对象)。使用autorelease，表示你想要放弃其所有权，但允许该方法的调用者在这里返回的string被释放前使用它。

fullName方法的实现也可以像这样：

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- (NSString *)fullName {
    NSString *string = [NSString stringWithFormat:@"%@ %@",
                                 self.firstName, self.lastName];
    return string;
}

根据上述的基本规则，这里你会持有通过stringWithFormat:返回的string，所以可以放心得从该方法中返回string。

作为对比，如下实现是错误的：

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- (NSString *)fullName {
    NSString *string = [[NSString alloc] initWithFormat:@"%@ %@",
                                         self.firstName, self.lastName];
    return string;
}

依据上述命名约定，fullName方法的调用者并不认为自己持有了这里所返回的string，因此它也就没有理由释放所返回的string，于是，这里就导致了内存泄漏。

你不具有通过引用(reference)返回的对象的所有权

Cocoa 中的某些方法会指定通过引用(reference)返回一个对象(也就是说，它们接受一个 ClassName **或id *类型的参数)。一个常见的例子是，使用NSError对象来包含某个可能出现的 error 的相关信息。比如，initWithContentsOfURL:options:error: (NSData) 和 initWithContentsOfFile:encoding:error: (NSString)。

前边所述的规则同样适用于这种情况。当调用上述方法时，由于你并没有创建NSError对象，也就不具有其所有权，因此也就没义务释放它，就像这个例子：

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NSString *fileName = <#Get a file name#>;
NSError *error;
NSString *string = [[NSString alloc] initWithContentsOfFile:fileName
                        encoding:NSUTF8StringEncoding error:&error];
if (string == nil) {
    // Deal with error...
}
// ...
[string release];

实现 dealloc 方法以释放所持有的对象

在NSObject类中有一个dealloc方法，它将在一个对象没有任何持有者时被自动调用，该对象所占内存也将被回收 – 在 Cocoa 的惯用语中这被称为freed或者deallocated(释放)。dealloc方法所扮演的角色是，释放对象所占用的内存，处理它所占用的资源，包括对象的所有实例变量的所有权。

下面以Person类为例来说明下其dealloc方法的一种实现方式：

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@interface Person : NSObject
@property (retain) NSString *firstName;
@property (retain) NSString *lastName;
@property (assign, readonly) NSString *fullName;
@end

@implementation Person
// ...
- (void)dealloc
    [_firstName release];
    [_lastName release];
    [super dealloc];
}
@end

重要：
(1) 千万不要直接调用另一个类的dealloc方法；
(2) 必须在所实现的dealloc方法的末尾调用父类(superclass)的dealloc方法；
(3) 不要把对系统资源的管理纳入对象的生命周期 (详情参考 不要在 dealloc 方法中管理稀缺资源 )；
(4) 当应用终止后，对象的dealloc方法可能并没有被调用。由于程序所占用的内存会在其终止时被自动清理掉，所以只需让操作系统去清理其所占用的资源就行，这会比挨个儿调用那些内存管理方法更高效。

Core Foundation 使用类似的规则

Core Foundation 对象的内存管理规则与此类似 (详情参阅 Memory Management Programming Guide for Core Foundation )。然而，Cocoa 与 Core Foundation 的命名约定有所不同。需要注意，Core Foundation 的创建规则 (参考 The Create Rule )并不适用于返回 Objective-C 对象的方法。例如，在如下所示的代码片段中，这里不用负责释放myInstance的内存：

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MyClass *myInstance = [MyClass createInstance];
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