swift语言的学习笔记六(ARC-自动引用计数,内存管理)

Swift使用自动引用计数（ARC）来管理应用程序的内存使用。这表示内存管理已经是Swift的一部分，在大多数情况下，你并不需要考虑内存的管理。当实例并不再被需要时，ARC会自动释放这些实例所使用的内存。

另外需要注意的：

引用计数仅仅作用于类实例上。结构和枚举是值类型，而非引用类型，所以不能被引用存储和传递。

swift的ARC工作过程

每当创建一个类的实例，ARC分配一个内存块来存储这个实例的信息，包含了类型信息和实例的属性值信息。

另外当实例不再被使用时，ARC会释放实例所占用的内存，这些内存可以再次被使用。

但是，如果ARC释放了正在被使用的实例，就不能再访问实例属性，或者调用实例的方法了。直接访问这个实例可能造成应用程序的崩溃。就像空实例或游离实例一样。

为了保证需要实例时实例是存在的，ARC对每个类实例，都追踪有多少属性、常量、变量指向这些实例。当有活动引用指向它时，ARC是不会释放这个实例的。

为实现这点，当你将类实例赋值给属性、常量或变量时，指向实例的一个强引用（strong
reference）将会被构造出来。被称为强引用是因为它稳定地持有这个实例，当这个强引用存在时，实例就不能够被自动释放，因此可以安全地使用。

例子：

[cpp] view
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class Teacher

{

var tName : String

init(name:String)

{

tName = name

println("老师 \(tName) 实例初始化完成.")

}

func getName() -> String

{

return tName

}

func classing()

{

println("老师 \(tName) 正在给学生讲课.")

}

deinit

{

println("老师 \(tName) 实例析构完成.")

}

}

测试ARC:

[cpp] view
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func testArc()

{

var teacher:Teacher? = Teacher(name:"张三") //实例化一个Teacher对象将指向一个变量，此时产生了一个强引用(就好像OC中的引用计数+1)

var refteacher:Teacher? = teacher //再次产生强引用即(引用计数再+1)

var refteacher2:Teacher? = teacher<span style="white-space:pre"> </span> <span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">//再次产生强引用即(引用计数再+1)</span>

refteacher = nil //第一个引用对象为nil并没有使实例释放,(引用计数-1)

teacher?.classing() //正常

teacher = nil //第二个引用对象为nil并没有使实例释放,(引用计数-1)

refteacher2!.classing() //正常

refteacher2 = nil //第三个引用对象为nil此时已没有作何引用了，因此ARC回收，实例释放.(引用计数-1)最后引用计数为0，则自动调用析构

refteacher2?.classing() //不再有输出

}

输出结果:

[cpp] view
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老师 张三 实例初始化完成.

老师 张三 正在给学生讲课.

老师 张三 正在给学生讲课.

老师 张三 实例析构完成.

从上面的例子来看，确实swift给我们自动管理了内存，很多时侯开发者都不需要考虑太多的内存管理。但真的是这样吗？真的安全吗？作为开发者要如何用好ARC？

尽管ARC减少了很多内存管理工作，但ARC并不是绝对安全的。下面来看一下循环强引用导至的内存泄漏。

例子：

[cpp] view
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class Teacher

{

var tName : String

var student : Student? //添加学生对象,初始时为nil

init(name:String)

{

tName = name

println("老师 \(tName) 实例初始化完成.")

}

func getName() -> String

{

return tName

}

func classing()

{

println("老师 \(tName) 正在给学生 \(student?.getName()) 讲课.")

}

deinit

{

println("老师 \(tName) 实例析构完成.")

}

}

class Student

{

var tName : String

var teacher : Teacher? //添加老师对象,初始时为nil

init(name:String)

{

tName = name

println("学生 \(tName) 实例初始化完成.")

}

func getName() -> String

{

return tName

}

func listening()

{

println("学生 \(tName) 正在听 \(teacher?.getName()) 老师讲的课")

}

deinit

{

println("学生 \(tName) 实例析构化完成.")

}

}

测试泄漏：

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func testMemoryLeak()

{

var teacher :Teacher?

var student :Student?

teacher = Teacher(name:"陈峰") //(引用计数为1)

student = Student(name:"徐鸽") //<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">(引用计数为1)</span>

teacher!.student = student //赋值后将产生"学生"对象的强引用 (引用计数+1)

student!.teacher = teacher //赋值后将产生"老师"对象的强引用 (引用计数+1)

teacher!.classing() //因为我清楚地知道teacher对象不可能为空,所以我用!解包

student!.listening()

//下面的代码，写与不写都不能使对象释放

teacher = nil //引用计数－1 但还不能＝0,所以不会析构

student = nil<span style="white-space:pre"> </span> //引用计数－1 但还不能＝0,所以也不会析构

println("释放后输出")

teacher?.classing()<span style="white-space:pre"> </span>//因为我不能确定teacher对象是否为空，所以必须用?来访问。

student?.listening()

}

输出结果：

[cpp] view
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老师 陈峰 实例初始化完成.

学生 徐鸽 实例初始化完成.

老师 陈峰 正在给学生 徐鸽 讲课.

学生 徐鸽 正在听 陈峰 老师讲的课

释放后输出

自始至终都没有调用deinit。因此就会泄漏，此时已经不能采取任何措拖来释放这两个对象了，只有等APP的生命周期结束

实例之间的相互引用，在日常开发中是很常见的一种，哪么如何避免这种循环强引用导致的内存泄漏呢？

可以通过在类之间定义为弱引用（weak）或无宿主引用的（unowned）变量可以解决强引用循环这个问题

弱引用方式：

弱引用并不保持对所指对象的强烈持有，因此并不阻止ARC对引用实例的回收。这个特性保证了引用不成为强引用循环的一部分。指明引用为弱引用是在生命属性或变量时在其前面加上关键字weak。

注意

弱引用必须声明为变量，指明它们的值在运行期可以改变。弱引用不能被声明为常量。

因为弱引用可以不含有值，所以必须声明弱引用为可选类型。因为可选类型使得Swift中的不含有值成为可能。

因此只需要将上述的例子任意一个实例变量前加上weak关键词即可,如：

[cpp] view
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weak var student : Student?

weak var teacher : Teacher?

下面来测试一下weak var student : Student?设为弱引用后，测试释放的时间点(情况一)

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var teacher :Teacher?

var student :Student?

teacher = Teacher(name:"陈峰")

student = Student(name:"徐鸽")

teacher!.student = student //赋值后将产生"学生"对象的强引用

student!.teacher = teacher //赋值后将产生"老师"对象的强引用

teacher!.classing()

student!.listening()

teacher = nil //此时将没有马上调用析构，要等student释放后才会释放

//student = nil

println("释放后输出")

teacher?.classing()<span style="white-space:pre"> </span>//前面已设为nil,所以没有输出

student?.listening()

经测试输出：

[cpp] view
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老师 陈峰 实例初始化完成. //执行teacher = Teacher(name:"陈峰")

学生 徐鸽 实例初始化完成. //执行student = Student(name:"徐鸽")

老师 陈峰 正在给学生 徐鸽 讲课. //执行teacher!.classing()

学生 徐鸽 正在听 陈峰 老师讲的课 //执行student!.listening()

释放后输出 //执行println("释放后输出")

学生 徐鸽 正在听 陈峰 老师讲的课 //执行student?.listening()

学生 徐鸽 实例析构化完成. //学生对象先释放

老师 陈峰 实例析构完成. //此时由于学生对象释放了,此时没有了引用，也可以进行析构了

如果 weak var teacher : Teacher?

再来进行测试：(情况二)

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var teacher :Teacher?

var student :Student?

teacher = Teacher(name:"陈峰")

student = Student(name:"徐鸽")

teacher!.student = student //赋值后将产生"学生"对象的强引用

student!.teacher = teacher //赋值后将产生"老师"对象的强引用

teacher!.classing()

student!.listening()

teacher = nil //此时将没有马上调用析构，要等student释放后才会释放

//student = nil

println("释放后输出")

teacher?.classing()

student?.listening() //此时并不因为

输出结果：

[cpp] view
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老师 陈峰 实例初始化完成.

学生 徐鸽 实例初始化完成.

老师 陈峰 正在给学生 徐鸽 讲课.

学生 徐鸽 正在听 陈峰 老师讲的课

老师 陈峰 实例析构完成.

释放后输出

学生 徐鸽 正在听 nil 老师讲的课

学生 徐鸽 实例析构化完成.

经测试得出结论：

当Ａ类中包函有Ｂ类的弱引用的实例，同时，Ｂ类中存在Ａ的强引用实例时，如果Ａ释放，也不会影响Ｂ的析放，但Ａ的内存回收要等Ｂ的实例释放后才可以回收。（情况一的结果）

当Ａ类中包函有Ｂ类的强引用的实例时，如果Ａ释放，则不会影响Ｂ的析放。（情况二的结果）

无宿主引用方式：

和弱引用一样，无宿主引用也并不持有实例的强引用。但和弱引用不同的是，无宿主引用通常都有一个值。因此，无宿主引用并不定义成可选类型。指明为无宿主引用是在属性或变量声明的时候在之前加上关键字unowned。

因为无宿主引用为非可选类型，所以每当使用无宿主引用时不必使用?。无宿主引用通常可以直接访问。但是当无宿主引用所指实例被释放时，ARC并不能将引用值设置为nil，因为非可选类型不能设置为nil。

注意

在无宿主引用指向实例被释放后，如果你想访问这个无宿主引用，将会触发一个运行期错误（仅当能够确认一个引用一直指向一个实例时才使用无宿主引用）。在Swift中这种情况也会造成应用程序的崩溃，会有一些不可预知的行为发生。因此使用时需要特别小心。

将前面例子改为无宿主引用：

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class Teacher

{

var tName : String

var student : Student? //学生对象的强引用,实例可以为nil

init(name:String)

{

tName = name

println("老师 \(tName) 实例初始化完成.")

}

func getName() -> String

{

return tName

}

func classing()

{

println("老师 \(tName) 正在给学生 \(student?.getName()) 讲课.")

}

deinit

{

println("老师 \(tName) 实例析构完成.")

}

}

class Student

{

var tName : String

unowned var teacher : Teacher //无宿主引用,不可以设置为nil

init(name:String,tcher :Teacher)

{

tName = name

teacher = tcher //因为无宿主引用不能设为可选型，所在必须要初始化

println("学生 \(tName) 实例初始化完成.")

}

func getName() -> String

{

return tName

}

func listening()

{

println("学生 \(tName) 正在听 \(teacher.getName()) 老师讲的课")

}

deinit

{

println("学生 \(tName) 实例析构化完成.")

}

}

测试无宿主引用：

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func testNotOwner()

{

var teacher :Teacher? //声明可选型变量

teacher = Teacher(name:"陈峰")

var student = Student(name: "徐鸽",tcher: teacher!)

//进行相互引用

teacher!.student = student

student.teacher = teacher!

teacher!.classing()

student.listening()

teacher = nil

println("老师对象释放后")

teacher?.classing()

student.listening() //error 因为在前面的teacher设为nil时,隐式的将student对象给释放了，因此这里再访问就会crash

}

输出结果：

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老师 陈峰 实例初始化完成.

学生 徐鸽 实例初始化完成.

老师 陈峰 正在给学生 徐鸽 讲课.

学生 徐鸽 正在听 陈峰 老师讲的课

老师 陈峰 实例析构完成.

老师对象释放后

Program ended with exit code: 9(lldb) //会crash,thead1:Exc_BREAKPOINT(code=EXC_i386_BPT,subcode=0x0)

所以使用无宿主引用时，就需要特别小心，小心别人释放时，顺带释放了强引用对象，所以要想别人释放时不影响到原实例，可以使用弱引用这样就算nil，也不会影响。

上面介绍了，当某个类中的实例对象如果在整个生命周期中，有某个时间可能会被设为nil的实例，使用弱引用，如果整个生命周期中某一实例，一旦构造，过程中不可能再设为nil的实例变量，通常使用无宿主引用。但时有些时侯，在两个类中的相互引用属性都一直有值，并且都不可以被设置为nil。这种情况下，通常设置一个类的实例为无宿主属性，而另一个类中的实例变量设为的隐式装箱可选属性(即!号属性)

如下面的例子，每位父亲都有孩子(没孩子能叫父亲么？)，每个孩子都有一个亲生父亲

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class Father

{

let children : Children! //声明为隐式可选类型

let fathername : String

init(name:String,childName:String)

{

self.fathername = name

self.children = Children(name: childName,fat:self) //初始化时产生相互引用

}

deinit

{

println("father deinited.")

}

}

class Children

{

unowned let father : Father //声明为无宿主类型

let name : String

init(name:String ,fat : Father)

{

self.name = name

self.father = fat

}

deinit

{

println("children deinited.")

}

}

测试代码：

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var fa = Father(name: "王五",childName: "王八")

println("\(fa.fathername) 有个小孩叫 \(fa.children.name)")

输出结果：

[cpp] view
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王五 有个小孩叫 王八

father deinited.

children deinited.

同样可以看到，尽管是循环引用，但还是能正常回收。

另外，还有一种情况，当自身的闭包对自身(self) 的强引用，也会导致内存泄漏。

例子：

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class CpuFactory

{

let cpuName : String

let cpuRate : Double

init(cpuName:String,rate:Double)

{

self.cpuName = cpuName

self.cpuRate = rate

}

//声明一个闭包

@lazy var someClosure: (Int, String) -> String = {

//下面这句不可以注释编译器会报Tuple types '(Int,String)'and'()'hava a different number of elements (2 vs. 0)

[unowned self] (index: Int, stringToProcess: String) -> String in

// closure body goes here

return "A \(self.cpuName)" //闭包中引用self

}

//声明一个闭包，同样闭包中引用self

@lazy var machining: () -> String = {

[unowned self] in //这句可以注释(按照书上说，使用这句可以解释闭包的强引用，但个人实践，不管加不加这句，都不会释放，即这样写有内存泄漏)

// closure body goes here

if self.cpuRate > 10

{

return "\(self.cpuName) i7 2.5G"

}

else

{

return "\(self.cpuName) i3 2.0G"

}

}

//声明一个闭包，但闭包中将自身作为参数传进去(可以避去内存泄漏)

@lazy var machining2 : (CpuFactory) -> String = {

[unowned self] (cpu:CpuFactory) -> String in

if cpu.cpuRate > 10

{

return "\(cpu.cpuName) i7 2.5G"

}

else

{

return "\(cpu.cpuName) i3 2.0G"

}

}

deinit

{

println("Cpu Factroy is deinited.")

}

}

在这个例子中有三个闭包，分别是带参，和不带参，对于带参的 不能省略[unowned self] (paramers) in操作。否则会编译不过，另外，书中没有提到的，只有声明为@lazy的闭包中才可以使用[unowned self] 否则在普通闭包中使用也会报错。还有一点书中讲到当自身闭包中使用self.时会产生强引用，导至内存泄漏，因此加上[unowned
self ] in 这句可以破坏这种强引用，从而使内存得到释放，但经本人亲自验证，就算加上了也没有释放。

测试：

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func testClosure()

{

var cpu : CpuFactory? = CpuFactory(cpuName: "Core",rate: 5)

// println(cpu!.machining())

println(cpu!.machining2(cpu!))

// println(cpu!.someClosure(3,"hello"))

cpu = nil

}

分别单独验证各句输出结果：

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func testClosure()

{

var cpu : CpuFactory? = CpuFactory(cpuName: "Core",rate: 5)

println(cpu!.machining())

cpu = nil

}

输出：

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Core i3 2.0G

显然cpu = nil也不会释放内存。

再来看第二个。

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func testClosure()

{

var cpu : CpuFactory? = CpuFactory(cpuName: "Core",rate: 5)

println(cpu!.machining2(cpu!))

cpu = nil

}

输出

[cpp] view
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Core i3 2.0G

Cpu Factroy is deinited.

可见使用自身作为参数传参时，可以释放内存。

同样再测试第三种：

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func testClosure()

{

var cpu : CpuFactory? = CpuFactory(cpuName: "Core",rate: 5)

println(cpu!.someClosure(3,"hello"))

cpu = nil

}

输出

[cpp] view
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A Core

其实第三和第一种是一样的，都是引用了self.但第一种可以把［unowned self ］in 句注释和不注释的情况下进行测试，可以发现结果是一样的，并没有释放内存。

实在令人有点费解。。。。。。