iOS内存管理

洋之
335 阅读17分钟

定时器

CADisplayLink 定时器

1，调用频率和屏幕的刷帧频率一致，60FPS 2，监控屏幕是否掉帧。（cpu计算，gpu绘制，如果处理不了就会掉帧）

NSTimer

初始化方法

scheduledTimerWithTimeInterval 直接放入到了runloop 中， timerWithTimeInterval 只初始化没有让如到runloop 中

timer 存在的循环引用

self.timer = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:1.0 target:self selector:@selector(timerTest) userInfo:nil repeats:YES];

1，self 拥有了 timer ,timer又拥有了self，导致循环引用

timer 循环引用的解决（错误方法）

错误方法，__weak 修饰self, 原因1 __weak 修饰block 内的self 时，block对内部的self弱引用，打破了循环，但是这个不是block. 原因2 用__weak 修饰self,timer内部可能是用强引用持有的self，还是没有打破循环引用。

timer 循环引用的解决（错误方法）

1，用带block的timer,__weak修饰self （即可打破循环引用）

    __weak typeof(self) weakSelf = self;
    self.timer = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:1.0 repeats:YES block:^(NSTimer * _Nonnull timer) {
        [weakSelf timerTest];
    }];

timer 循环引用的解决（加入中间层打破循环引用）

self.timer = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:1.0 target:[MJProxy proxyWithTarget:self] selector:@selector(timerTest) userInfo:nil repeats:YES];

1，timer强持有中间层，中间层弱持有控制器（此处为代指） 2，中间层没有处理事件的能力（timerTest）,消息发送的本质解决问题 交给传入的弱持有对象，即可。

@implementation MJProxy

+ (instancetype)proxyWithTarget:(id)target
{
    MJProxy *proxy = [[MJProxy alloc] init];
    proxy.target = target;
    return proxy;
}

- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector
{
    return self.target;
}

@end

timer 循环引用的解决（加入NSProxy中间层打破循环引用）

1,NSProxy 和NSObject平级，专门用来做消息转发的（不会去父类中寻找，有没有实现此方法） 2，因此它的效率更高

@implementation MJProxy

+ (instancetype)proxyWithTarget:(id)target
{
    // NSProxy对象不需要调用init，因为它本来就没有init方法
    MJProxy *proxy = [MJProxy alloc];
    proxy.target = target;
    return proxy;
}

- (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)sel
{
    return [self.target methodSignatureForSelector:sel];
}

- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)invocation
{
    [invocation invokeWithTarget:self.target];
}
@end

GCD定时器 （NSTimer依赖于RunLoop，如果RunLoop的任务过于繁重，可能会导致NSTimer不准时）

而GCD的定时器会更加准时

GCD定时器的使用

gcd 定时器的封装

1，设计接口，外界如何调用。 2，考虑多线程，（当多个线程都创建定时器时）

信号量为1，同一时间只执行一个线程里面的任务

    dispatch_semaphore_wait(semaphore_, DISPATCH_TIME_FOREVER);
任务
    dispatch_semaphore_wait(semaphore_, DISPATCH_TIME_FOREVER);

iOS中的内存布局（代码段，数据段（先常量后变量），堆，栈，内核）

1，堆空间是越来越大的。 2，栈空间是越来越小的。 

int a = 10;
int b;

int main(int argc, char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        static int c = 20;
        
        static int d;
        
        int e;
        int f = 20;

        NSString *str = @"123";
        
        NSObject *obj = [[NSObject alloc] init];
        
        NSLog(@"\n&a=%p\n&b=%p\n&c=%p\n&d=%p\n&e=%p\n&f=%p\nstr=%p\nobj=%p\n",
              &a, &b, &c, &d, &e, &f, str, obj);
        
        return UIApplicationMain(argc, argv, nil, NSStringFromClass([AppDelegate class]));
    }
}

/*
 字符串常量
 str=0x10dfa0068
 
 已初始化的全局变量、静态变量
 &a =0x10dfa0db8
 &c =0x10dfa0dbc
 
 未初始化的全局变量、静态变量
 &d =0x10dfa0e80
 &b =0x10dfa0e84
 
 堆
 obj=0x608000012210
 
 栈
 &f =0x7ffee1c60fe0
 &e =0x7ffee1c60fe4
 */

Tagged Pointer (将小数据直接存到指针里面)

1，从64bit开始，iOS引入了Tagged Pointer技术，用于优化NSNumber、NSDate、NSString等小对象的存储

2，在没有使用Tagged Pointer之前， NSNumber等对象需要动态分配内存、维护引用计数等，NSNumber指针存储的是堆中NSNumber对象的地址值

3，使用Tagged Pointer之后，NSNumber指针里面存储的数据变成了：Tag + Data，也就是将数据直接存储在了指针中

4，当指针不够存储数据时，才会使用动态分配内存的方式来存储数据

5，objc_msgSend能识别Tagged Pointer，比如NSNumber的intValue方法，直接从指针提取数据，节省了以前的调用开销

6，如何判断一个指针是否为Tagged Pointer？ iOS平台，最高有效位是1（第64bit） Mac平台，最低有效位是1 这里是判断的源码

Tagged Pointer （不是OC对象）

1，第一段代码会崩溃，报坏内存访问。

因为线程不安全。ser方法时，name可能已经被释放了

set方法的本质
- (void)setName:(NSString *)name
{
    if (_name != name) {
        [_name release];
        _name = [name retain];
    }
}

2，第二段代码不会崩溃

本质上就不会走set方法。

MRC

改成mrc 模式

Automatic Reference congting 改为No

引用计数控制对象的生命周期

一个对象的引用计数为0时销毁内存，防止内存泄漏

MRC 手动管理内存，当有alloc 时就得有release

当只有一个对象时，

一个alloc 对应一个release

当一个对象还持有另外一对象时

要让当前对象强只有另一个对象，让另一个对象的引用计数+1。

防止另一个对象被销毁了，这个对象还要调用。

对象持有另一个对象的set方法

  1. 如果传入的新对象和旧对象一样，就什么都不做（为什么什么都不做，因为释放的时候也是释放一次，这样管理更方便，如果愿意增加几次释放几次也可以，但是太不简洁了）
  2. 如果传入的不一样，先释放旧的（对于旧对象，持有的时候+1，现在不用了-1）
  3. 传的新的对象，管理其引用计数。开始接管其生命周期。
- (void)setDog:(MJDog *)dog
{
    if (_dog != dog) {
        [_dog release];
        _dog = [dog retain];
    }
}

内存管理原则，谁创建谁销毁

1，一个对象持有另一个对象时，另一个对象引用计数+1，此对象也要负责另外一个对象的释放。（一般本身销毁的时候，释放自己管理的对象。）

2，当一个对象变更属性对象时，先释放旧对象，在接管新对象。

编译器带来的优化

.h文件中声明的属性只是申明的set和get方法，但是没有方法的实现和_成员变量。

@synthesize 关键字可以完成生成成员变量和属性的setter、getter实现。 但是现在，这个关键字变成默认的了，不用主动声明。

类方法创建对象

类方法创建的对象，都放入自动释放池了。

+ (instancetype)person
{
    return [[[self alloc] init] autorelease];
}

ARC 都帮我们做了什么？

LLVM + Runtime

  1. LLVM (加上，release,retain,autoRlease 操作)
  2. Runtime （运行时，清空弱引用的对象）

copy

为什么要有copy （产生一个副本对象，跟源对象互不影响）

修改了源对象，不会影响副本对象

修改了副本对象，不会影响源对象

两种copy 方法 （copy 一定会产生副本对象，为了和源对象互不影响，但是不一定产生新的对象）

通过打印地址来看有没有生成新的对象。

copy

copy，不可变拷贝，产生不可变副本（可能不会产生新对象） 如果源对象本身不可变，copy之后产生不可变副本，此时只需要产生一个新的指针指向源地址就可以了。（都是不可变对象，没必要新开辟内存了）

mutableCopy （只有用于Foundation中的对象）

mutableCopy，可变拷贝，产生可变副本（一定会产生新对象） 它只生成新对象，才会产生可变副本。

如果mutableCopy 可变数组也可能浅copy(可变集合中元素是自定义（自定义对象要准守协议）对象或者二维集合)

两种copy结果（深copy和浅copy）

深拷贝

浅拷贝

1.深拷贝：内容拷贝，产生新的对象 2.浅拷贝：指针拷贝，没有产生新的对象

为什么用copy修饰字符串

1，如果用storng修饰的话，源字符串修改。新的字符串也会修改。 2，UITextField的text是用copy修饰的，防止拿着这个属性去拼接别的字符串，让这个text只接受生成好的字符串。

自定义对象的copy

1,准守 协议 2，重写copyWithZone 方法

- (id)copyWithZone:(NSZone *)zone
{
    MJPerson *person = [[MJPerson allocWithZone:zone] init];
    person.age = self.age;
//    person.weight = self.weight;
    return person;
}

weak 内部实现（重点）

自动释放池 autoreleasepool 的原理

autoreleasepool 转成C++代码 1，构造函数（创建函数时）（push 调用push方法会将一个POOL_BOUNDARY入栈，并且返回其存放的内存地址 2，析构函数（销毁函数时）（调用pop方法时传入一个POOL_BOUNDARY的内存地址，会从最后一个入栈的对象开始发送release消息，直到遇到这个POOL_BOUNDARY）

 struct __AtAutoreleasePool {
    __AtAutoreleasePool() { // 构造函数，在创建结构体的时候调用
        atautoreleasepoolobj = objc_autoreleasePoolPush();
    }
 
    ~__AtAutoreleasePool() { // 析构函数，在结构体销毁的时候调用
        objc_autoreleasePoolPop(atautoreleasepoolobj);
    }
 
    void * atautoreleasepoolobj;
 };

自动释放池的主要底层数据结构 ：__AtAutoreleasePool、AutoreleasePoolPage

AutoreleasePoolPage的结构

  1. 每个AutoreleasePoolPage对象占用4096字节内存，除了用来存放它内部的成员变量，剩下的空间用来存放autorelease对象的地址（即放入自动释放池的对象）
  2. 所有的AutoreleasePoolPage对象通过双向链表的形式连接在一起

  1. 调用push方法会将一个POOL_BOUNDARY入栈，并且返回其存放的内存地址

  2. 调用pop方法时传入一个POOL_BOUNDARY的内存地址，会从最后一个入栈的对象开始发送release消息，直到遇到这个POOL_BOUNDARY

  3. id *next指向了下一个能存放autorelease对象地址的区域

autoreleasepool 什么时候释放

1，肯定不是被main函数外边的autorele释放的（当然，main也不是在程序退出的时候才释放）

autoreleasepool 和runloop

这个对象什么时候调用release，是由RunLoop来控制的。 它可能是在某次RunLoop循环中，RunLoop休眠之前调用了release

原理 iOS在主线程的Runloop中注册了2个Observer 第1个Observer监听了kCFRunLoopEntry事件，会调用objc_autoreleasePoolPush() 第2个Observer 监听了kCFRunLoopBeforeWaiting事件，会调用objc_autoreleasePoolPop()、objc_autoreleasePoolPush() 监听了kCFRunLoopBeforeExit事件，会调用objc_autoreleasePoolPop()

方法里有局部对象， 出了方法后会立即释放吗

如果这个对象是通过autoreleasepool的方法，不会立即释放。 如果是arc 自动管理的话会立即释放。

可以通过以下私有函数来查看自动释放池的情况

c语言语法，声明一下可以直接调用

extern void _objc_autoreleasePoolPrint(void);

什么时候手动创建自动释放池

for 循环创建大量零时变量的时候。此时自动释放会有延时。需要手动创建

性能优化

CPU和GPU

CPU（Central Processing Unit，中央处理器） 对象的创建和销毁、对象属性的调整、布局计算、文本的计算和排版、图片的格式转换和解码、图像的绘制（Core Graphics）

GPU（Graphics Processing Unit，图形处理器） 纹理的渲染

卡顿产生的原因

CPU、GPU资源消耗过大

卡顿问题的解决

卡顿解决的主要思路 尽可能减少CPU、GPU资源消耗

按照60FPS的刷帧率，每隔16ms就会有一次VSync信号

CPU 的优化

  1. 尽量用轻量级的对象，比如用不到事件处理的地方，可以考虑使用CALayer取代UIView

  2. 不要频繁地调用UIView的相关属性，比如frame、bounds、transform等属性，尽量减少不必要的修改

  3. 尽量提前计算好布局，在有需要时一次性调整对应的属性，不要多次修改属性

  4. Autolayout会比直接设置frame消耗更多的CPU资源

  5. 图片的size最好刚好跟UIImageView的size保持一致

  6. 控制一下线程的最大并发数量

  7. 尽量把耗时的操作放到子线程 文本处理（尺寸计算、绘制） 图片处理（解码、绘制）

GPU的优化

  1. 尽量避免短时间内大量图片的显示，尽可能将多张图片合成一张进行显示

  2. GPU能处理的最大纹理尺寸是4096x4096，一旦超过这个尺寸，就会占用CPU资源进行处理，所以纹理尽量不要超过这个尺寸

  3. 尽量减少视图数量和层次

  4. 减少透明的视图（alpha<1），不透明的就设置opaque为YES

  5. 尽量避免出现离屏渲染

卡顿优化

耗电的主要来源

CPU处理，Processing

网络，Networking

定位，Location

图像，Graphics

耗电优化

  1. 尽可能降低CPU、GPU功耗

  2. 少用定时器

  3. 优化I/O操作 尽量不要频繁写入小数据，最好批量一次性写入 读写大量重要数据时，考虑用dispatch_io，其提供了基于GCD的异步操作文件I/O的API。用dispatch_io系统会优化磁盘访问 数据量比较大的，建议使用数据库（比如SQLite、CoreData）

  4. 网络优化 减少、压缩网络数据 如果多次请求的结果是相同的，尽量使用缓存 使用断点续传，否则网络不稳定时可能多次传输相同的内容 网络不可用时，不要尝试执行网络请求 让用户可以取消长时间运行或者速度很慢的网络操作，设置合适的超时时间 批量传输，比如，下载视频流时，不要传输很小的数据包，直接下载整个文件或者一大块一大块地下载。如果下载广告，一次性多下载一些，然后再慢慢展示。如果下载电子邮件，一次下载多封，不要一封一封地下载

  5. 定位优化 如果只是需要快速确定用户位置，最好用CLLocationManager的requestLocation方法。定位完成后，会自动让定位硬件断电 如果不是导航应用，尽量不要实时更新位置，定位完毕就关掉定位服务 尽量降低定位精度，比如尽量不要使用精度最高的kCLLocationAccuracyBest 需要后台定位时，尽量设置pausesLocationUpdatesAutomatically为YES，如果用户不太可能移动的时候系统会自动暂停位置更新 尽量不要使用startMonitoringSignificantLocationChanges，优先考虑startMonitoringForRegion:

  6. 硬件检测优化 用户移动、摇晃、倾斜设备时，会产生动作(motion)事件，这些事件由加速度计、陀螺仪、磁力计等硬件检测。在不需要检测的场合，应该及时关闭这些硬件

APP的启动

APP的启动可以分为2种 冷启动（Cold Launch）：从零开始启动APP 热启动（Warm Launch）：APP已经在内存中，在后台存活着，再次点击图标启动APP

APP启动时间的优化，主要是针对冷启动进行优化

通过添加环境变量可以打印出APP的启动时间分析（Edit scheme -> Run -> Arguments） DYLD_PRINT_STATISTICS设置为1 如果需要更详细的信息，那就将DYLD_PRINT_STATISTICS_DETAILS设置为1

APP的启动阶段

APP的冷启动可以概括为3大阶段 dyld runtime main

APP的启动 - dyld

  1. dyld（dynamic link editor），Apple的动态链接器，可以用来装载Mach-O文件（可执行文件、动态库等）

  2. 启动APP时，dyld所做的事情有 装载APP的可执行文件，同时会递归加载所有依赖的动态库 当dyld把可执行文件、动态库都装载完毕后，会通知Runtime进行下一步的处理

APP的启动 - runtime

1.启动APP时，runtime所做的事情有 调用map_images进行可执行文件内容的解析和处理 在load_images中调用call_load_methods，调用所有Class和Category的+load方法 进行各种objc结构的初始化（注册Objc类 、初始化类对象等等） 调用C++静态初始化器和__attribute__((constructor))修饰的函数

  1. 到此为止，可执行文件和动态库中所有的符号(Class，Protocol，Selector，IMP，…)都已经按格式成功加载到内存中，被runtime 所管理

APP的启动 - main

总结一下

  1. APP的启动由dyld主导，将可执行文件加载到内存，顺便加载所有依赖的动态库

  2. 并由runtime负责加载成objc定义的结构

  3. 所有初始化工作结束后，dyld就会调用main函数

  4. 接下来就是UIApplicationMain函数，AppDelegate的application:didFinishLaunchingWithOptions:方法

安装包优化

安装包（IPA）主要由可执行文件、资源组成

  1. 资源（图片、音频、视频等） 采取无损压缩 去除没有用到的资源： github.com/tinymind/LS…

  2. 可执行文件瘦身 编译器优化 Strip Linked Product、Make Strings Read-Only、Symbols Hidden by Default设置为YES 去掉异常支持，Enable C++ Exceptions、Enable Objective-C Exceptions设置为NO， Other C Flags添加-fno-exceptions

安装包（IPA）主要由可执行文件、资源组成

资源（图片、音频、视频等） 采取无损压缩 去除没有用到的资源： github.com/tinymind/LS…

可执行文件瘦身 编译器优化

  1. 生成LinkMap文件，可以查看可执行文件的具体组成

  2. 可借助第三方工具解析LinkMap文件： github.com/huanxsd/Lin…

架构模式

MVC

优点：View、Model可以重复利用，可以独立使用 缺点：Controller的代码过于臃肿

MVC变种

优点：对Controller进行瘦身，将View内部的细节封装起来了，外界不知道View内部的具体实现 缺点：View依赖于Model

MVP

Model-View-Presenter

MVVM

Model-View-ViewModel

封层架构

设计模式

什么是设计模式

是一套被反复使用、代码设计经验的总结 使用设计模式的好处是：可重用代码、让代码更容易被他人理解、保证代码可靠性 一般与编程语言无关，是一套比较成熟的编程思想

设计模式分类

创建型模式：对象实例化的模式，用于解耦对象的实例化过程 单例模式、工厂方法模式，等等

结构型模式：把类或对象结合在一起形成一个更大的结构 代理模式、适配器模式、组合模式、装饰模式，等等

行为型模式：类或对象之间如何交互，及划分责任和算法 观察者模式、命令模式、责任链模式，等等

小结

定时器的类型

界面刷新，timer(永不用加入到runloop中)

定时器的循环引用的解决方案。

1，__weak 修饰timer中的block 对象（只使用带block的timer） 2，添加中间层打破循环引用，再利用消息发送机制，让中间层处理timer要执行的方法。

内存布局（内存地址由低到高）

1，代码段：编译后的代码

2，常量

3，变量

4，堆

5，栈

Tagged Pointer (将小数据直接存到指针里面)

如何判断不是Tagged Pointer

打印地址的最后一位，转成二进制后判断 iOS平台，最高有效位是1（第64bit） Mac平台，最低有效位是1

MRC

创建和释放要一一对应。

谁持有谁释放（set方法的三步）

1，判断有没有变更对象，2释放旧的对象，3接管新的对象。

copy

copy 和mutableCopy 是操作方法

1.copy，不可变拷贝，产生不可变副本 2.mutableCopy，可变拷贝，产生可变副本

深copy 和浅copy是操作结果

1.深拷贝：内容拷贝，产生新的对象 2.浅拷贝：指针拷贝，没有产生新的对象

weak的内部实现结构

自动释放池 autoreleasepool （实现原理）

自动释放池 autoreleasepool 和 runloop （依赖关系）

性能优化

App 三大启动阶段

  1. APP的启动由dyld主导，将可执行文件加载到内存，顺便加载所有依赖的动态库

  2. 并由runtime负责加载成objc定义的结构

  3. 所有初始化工作结束后，dyld就会调用main函数

GPU CPU

安装包优化

  1. 资源（图片、音频、视频等）
  2. 可执行文件瘦身

架构模式

MVC,MVP，MVVM

常见的设计模式

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