Swift 进阶: 自动引用计数原理

引言

大家好，我是一牛，今天我想和大家分享的是自动引用计数（ARC）在 Swift 中是如何工作的。在一些比较老的一些OC项目，大家或多或少都使用过手动引用计数（MRC），那个时候相信大家都很痛苦，不是这边忘记release，就是那边忘记retain。因为工作的需要，我有时候也会维护写MRC的项目，最佳实践就是逐个文件给它转换成ARC。自动引用计数极大的减少了需要为内存管理编写的样板代码，使得我们能够更加专注业务端代码，生产力进一步提高。然而，内存泄漏和循环引用问题依然存在，掌握自动引用计数的原理会让你在处理这类问题更加得心应手。

自动引用计数原理

我们先回顾下自动引用计数是如何工作的。

class C {
      deinit {
        print("instance is being deinitialized")
    }
}
var c1: C = nil
var c2: C = nil
var c3: C = nil
c1 = C() // 引用计数 +1
c2 = c1  // 引用计数 +1
c3 = c2  //	引用计数 +1
c2 = nil // 引用计数 -1
c3 = nil // 引用计数 -1
c1 = nil // 引用计数 -1, 引用计数为 0, C 的实例被销毁，系统回收内存

• 当一个强引用指向类的实例，引用计数 +1 。
• 当一个强引用不再指向类的实例(变量出作用域)，引用计数 -1 。
• 当引用计数为 0 时, 对象被销毁，内存被回收。

循环引用

考察以下代码

class Person {
    var phone: Phone?
    var name: String
    init(name: String) {
        self.name = name
    }
    deinit {
        print("instance of Person is being deinit")
    }
}

class Phone {
    var owner: Person?
    var name: String
    init(name: String) {
        self.name = name
    }
    deinit {
        print("instance of Phone is being deinit")
    }
}

let phone = Phone(name: "Apple")
let someone = Person(name: "Jobs")
phone.owner = someone
someone.phone = phone

实例phone 的 owner 属性强引用了实例 someone, 而实例someone 的属性phone 强引用了实例phone，这就形成了一个引用环。 尽管phone 和 变量 somephone出了作用域会使得对应的实例的引用计数 -1，根据自动引用计数规则，只要实例的引用计数不为0 就不会被释放。所以 实例phone和实例someone 不会被销毁，这就造成了内存泄漏。

如何打破引用环

正是因为存在引用环，内存才会泄漏，所以解决方案就是避免形成引用环。打破引用环，主要有两种方法，弱引用和无主引用。

弱引用

weak var phone: Phone?
//instance of Phone is being deinit
//instance of Person is being deinit

简单添加weak关键字后，使用weak关键字引用的对象的引用计数不会 +1，引用环被打破, 实例someone的属性phone不再持有实例phone。此时只有变量phone强引用实例phone，当变量phone 出作用域时，实例phone的引用计数为 0, 实例phone被销毁。由于实例someone引用计数也为 0，实例someone被销毁。需要注意的是，weak 关键字只能使用在可选属性，这是因为，当weak属性指向的实例被销毁后，weak属性会被只为nil, 可以被安全访问。可以看到实例phone先于实例someone销毁。

无主引用

为了方便演示，我们稍稍改造下源程序。类 Person不变。

class Phone {
    unowned let owner: Person
    var name: String
    init(name: String, owner: Person) {
        self.name = name
        self.owner = owner
    }
    deinit {
        print("instance of Phone is being deinit")
    }
}
let someone = Person(name: "Jobs")
let phone = Phone(name: "Apple", owner: someone)
someone.phone = phone

和弱引用类似，无主引用的对象的引用计数不会 +1, 也就打破了循环引用。一般来说引用的实例生命周期和宿主对象一样或者更长时，才考虑使用无主引用。也就是在宿主对象没有被销毁之前，无主引用的实例不会被销毁，在宿主对象的生命周期访问引用的实例是安全的。

结语

虽然自动引用计数给程序员带来了极大的便利，让我们更能够专注业务开发，但是我们也要认识到掌握ARC原理的重要性, 在可能出现循环引用的时候，需要我们特别留心。

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