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一、字符串(String)
1.1、字符串的创建
1.2、字符串的isa
二、拷贝(copy)
2.1、immutable对象的copy
2.2、mutable对象的copy
2.3、浅拷贝与深拷贝
2.4 、单层深拷贝
三、 集合(Collections)
3.1、NSMapTable
3.2、NSHashTable
3.3、NSPointerArray
一、字符串(String)
看到好几篇文章都在说这道面试题,字符串差不多是每个高级语言必有的,在实际项目中也的确是使用的最多类型之一。本文就以此题开始我们的内存管理的讨论。
//第一个 NSString *name1 = [NSString stringWithFormat:@"stringTestOne"]; __weak NSString *name2 = name1; NSLog(@"name1:%@", name1); NSLog(@"name2:%@", name2); name1 = nil; NSLog(@"name1:%@", name1); NSLog(@"name2:%@", name2); //第二个 NSString *a1 = [[NSString alloc] initWithFormat:@"stringTestTwo"]; __weak NSString *a2 = a1; NSLog(@"a1:%@", a1); NSLog(@"a2:%@", a2); a1 = nil; NSLog(@"a1:%@", a1); NSLog(@"a2:%@", a2); //第三个 NSString *b1 = @"stringTestThree"; __weak NSString *b2 = b1; NSLog(@"b1:%@", b1); NSLog(@"b2:%@", b2); b1 = nil; NSLog(@"b1:%@", b1); NSLog(@"b2:%@", b2); 打印结果: name1:stringTestOne name2:stringTestOne name1:(null) name2:stringTestOne a1:stringTestTwo a2:stringTestTwo a1:(null) a2:(null) b1:stringTestThree b2:stringTestThree b1:(null) b2:stringTestThree
暂且不去喷面试官问这个到底有大的装x成分在里面,但是我真觉得这道题考察的意义不大,而且存在漏洞的。
狗货
1.1、字符串的创建
NSString *string1 = [NSString stringWithFormat:@"TestString1_BAXIANG"]; NSLog(@"%p",string1); NSString *string2 = [[NSString alloc] initWithFormat:@"TestString2_BAXIANG"]; NSLog(@"%p",string2); NSString *string3 = @"TestString3_BAXIANG"; NSLog(@"%p",string3); 打印结果: 0x7fb6e7d58a40 0x7fb6e7d1c3a0 0x10e6a7280
(1) 关于stringWithFormat和initWithFormat的区别如果同学是从MRC开发者一路过来的话理解这个很简单,但是ARC已经彻底主导了如今的开发,对引用计数这个概念不需要理解那么苛刻,stringWithFormat实际上创建的是一个加入自动释放池的 (autoreleased)的对象,主要目的就是延迟释放,而initWithFormat的对象就需要遵循我们常唠叨的内存管理黄金法则 谁创建谁释放。也就是MRC中的release。
通过po _objc_autoreleasePoolPrint()打印当前自动释放池的中对象(Autorelease pools),刚才我们通过stringWithFormat创建的字符串对象0x7fa65a50fdc0 在当前释放池中。
objc[24294]: ############## objc[24294]: AUTORELEASE POOLS for thread 0x10e6533c0 objc[24294]: 798 releases pending. objc[24294]: [0x7fa65b800000] ................ PAGE (full) (cold) objc[24294]: [0x7fa65b800038] ################ POOL 0x7fa65b800038 objc[24294]: [0x7fa65b800040] 0x7fa65a702820 __NSCFString objc[24294]: [0x7fa65b800048] ################ POOL 0x7fa65b800048 ........ // objc[24294]: [0x7fa65b010958] 0x7fa65a50fdc0 __NSCFString
所以第一个字符name1 = nil 只是去掉了对当前0x7fa65a50fdc0 字符的指针。name2还是指向了0x7fa65a50fdc0字符串,所以name2还可以打印出当前的字符数据。而关于通过打印内存地址会发现字符串3(0x10e6a7280)会明显小于上面二者,因为它是创建在字符串常量区的,而我们的第一二字符串是创建在堆区的。所以b2是照样可以打印出字符串的。但是如果我们修改第二个字符串内容为string,在64位的苹果设备上调试,打印的结果变成跟我们的第一个和第二个字符串结果一样的:
NSString *a1 = [[NSString alloc] initWithFormat:@"string"]; __weak NSString *a2 = a1; NSLog(@"a1:%@", a1); NSLog(@"a2:%@", a2); a1 = nil; NSLog(@"a1:%@", a1); NSLog(@"a2:%@", a2); 打印结果: a1:string a2:string a1:(null) a2:string
可能看到这个结果会觉得颠覆我们上面的理论 ,但是我们看到下面截图也许你就会更加奇怪:
字符内容是:stringTestTwo
字符内容是:string
我们只是缩短了字符串的长度,当前的字符串的类就变了 ,更让人奇怪的是字符缩短后的对象没有isa是空。也就是当前字符串对象没有类。这就涉及到apple的Tagged Pointer。
1.2字符串的isa
(1)NSTaggedPointerString
NSTaggedPointerString 用指针地址的富余位存储当前变量值,若对象指针的最低有效位为1(即奇数),则该指针为Tagged Pointer。这种指针不通过解引用isa来获取其所属类,而是通过接下来三位的一个类表的索引。该索引是用来查找所属类是采用Tagged Pointer的哪个类。剩下的60位则存储数据。对于NSNumber,小于2^60-1的整数就都采用Tagged Pointer来存储,对于字符串来说所需内存小于60位的,它可以创建一个Tagged Pointer,所以NSTaggedPointerString是一个伪装的对象,里面存储的不是指针地址而是字符串值,这样不需要一次真正对象的内存分配,不需要一次间接取值。同时引用计数可以是空指令,因为没有内存需要释放,所以会对性能有显著的提升。
(2)__NSCFConstantString
字符串常量,是一种编译时常量,它的 retainCount 值很大,在控制台打印出的数值则是 18446744073709551615==2^64-1,测试证明,即便对其进行 release 操作,retainCount 也不会产生任何变化。相同内容的 NSCFConstantString 对象的地址相同,也就是说常量字符串对象是一种单例。这种对象一般通过字面值 @"..."、CFSTR("...") 或者 stringWithString: 方法(需要说明的是,这个方法在 iOS6 SDK 中已经被称为redundant,使用这个方法会产生一条编译器警告。这个方法等同于字面值创建的方法)产生。这种对象存储在字符串常量区。
(3)NSCFString
对象被存储在堆上。 __NSCFString 对象是在运行时创建的一种 NSString 子类,他并不是一种字符串常量。所以和其他的对象一样在被创建时获得了 1 的引用计数。通过 NSString 的 stringWithFormat 等方法创建的 NSString 对象一般都是这种类型。
二、拷贝(copy)
2.1、immutable对象的copy
向immutable对象发送copy消息一定会得到一个新对象吗?下面的测试demo中向不可变的NSString、NSArray、NSDictionary以及NSSet对象发送copy消息,得到了immutable的新对象,但是问题是:copy是深拷贝还是浅拷贝了?
NSString *testStr = @"abc"; NSString *copyStr = [testStr copy]; NSLog(@"testStr = %p", testStr); NSLog(@"copyStr = %p", copyStr); NSArray *testArray = @[@1, @2, @3]; NSArray *copyArray = [testArray copy]; NSLog(@"testArray = %p", testArray); NSLog(@"copyArray = %p", copyArray); NSSet *testSet = [NSSet setWithObjects:@1,@2,@3,nil]; NSSet *copySet = [testSet copy]; NSLog(@"testSet = %p", testSet); NSLog(@"copySet = %p", copySet); NSDictionary *testDict = @{@"testKey":@"testValue"}; NSDictionary *copyDict= [testDict copy]; NSLog(@"testDict = %p", testDict); NSLog(@"testDict = %p", copyDict);
打印结果:
testStr = 0x10442f220 copyStr = 0x10442f220 testArray = 0x7f9e7b60c3a0 copyArray = 0x7f9e7b60c3a0 testSet = 0x7f9e7b515e00 copySet = 0x7f9e7b515e00 testDict = 0x7f9e7b799140 testDict = 0x7f9e7b799140
向immutable对象发送copy消息,这些对象会直接返回本身,而不是返回一个新创建的对象。
- (id)copy { return [(id)self copyWithZone:nil]; } - (id)mutableCopy { return [(id)self mutableCopyWithZone:nil]; } - (id)copyWithZone:(NSZone *)zone{ if (NSStringClass == Nil) NSStringClass = [NSString class]; return RETAIN(self); // return [[NSStringClass allocWithZone:zone] initWithString:self]; } /* NSMutableCopying methods */ - (id)mutableCopyWithZone:(NSZone*)zone{ return [[NSMutableString allocWithZone:zone] initWithString:self]; }
2.2、mutable对象的copy
NSMutableArray *array = [NSMutableArray arrayWithObjects:@"baxianga",@"baxiang1",@"12345",nil]; NSArray *copyArray = [array copy]; NSMutableArray *mCopyArray = [array mutableCopy]; NSLog(@"array = %p", array); NSLog(@"copyArray = %p", copyArray); NSLog(@"mCopyArray = %p", mCopyArray);
copyArray、mCopyArray和array的内存地址都不一样,说明copyArray、mCopyArray都对array进行了内容拷贝。
2.3、浅拷贝与深拷贝
对象拷贝有两种方式:浅拷贝(指针复制)和深拷贝(内容复制),浅拷贝,并不拷贝对象内容,仅仅是拷贝指向对象的指针;深拷贝是直接拷贝整个对象内容到另一块内存中。对immutable对象进行copy,是浅拷贝,mutableCopy是深拷贝;对mutable对象进行copy和mutableCopy都是深拷贝。表示如下:
[immutableObject copy] // 浅拷贝 [immutableObject mutableCopy] //深拷贝 [mutableObject copy] //深拷贝 [mutableObject mutableCopy] //深拷贝
2.4 单层深拷贝
集合对象的深拷贝仅限于对象本身,对象元素仍然是浅拷贝。苹果称为单层深拷贝(This kind of copy is only capable of producing a one-level-deep copy),一个真正的深拷贝是Deep Copies
NSArray* trueDeepCopyArray = [NSKeyedUnarchiver unarchiveObjectWithData: [NSKeyedArchiver archivedDataWithRootObject:oldArray]];
三、 集合(Collections)
集合存储一个对象,只是对这个对象的引用,也就是我们说的单层深拷贝事情,使该对象的retainCount+1,当从数组中移除对象时,则引用计数retainCount-1。
ARC下retainCount是无法使用的,获取引用计数(retain count)]的三种方法,虽然不是很准确,但是还是可以鉴别一下当前内存的
(1) 私有方法
OBJC_EXTERN int _objc_rootRetainCount(id); NSLog(@"before----%d",_objc_rootRetainCount(fo));
(2) 使用KVC
NSLog(@"%@",[fo valueForKey:@"retainCount"]);
(3) Core Foundation
NSLog(@"%ld",CFGetRetainCount((__bridge CFTypeRef)(fo)));
iOS集合类中添加一个对象,会使对象的引用计数加1,被数组所持有。但是有时候不希望集合对象对存储的对象进行引用计数,这个时候就可以用到NSMapTable/NSHashTable/NSPointerArray。
Foo *fo = [[Foo alloc] init]; NSLog(@"before----%d",_objc_rootRetainCount(fo)); NSMutableArray *array = [NSMutableArray array]; [array addObject:fo]; NSLog(@"after----%d",_objc_rootRetainCount(fo)); // 打印结果: before----1 after----2
3.1、NSMapTable
NSMapTable类似NSDictionary ,NSDcitionary或者NSMutableDictionary中对于key和value的内存管理是,对key进行copy,对value进行强引用。
+ (instancetype)dictionaryWithObject:(ObjectType)object forKey:(KeyType )key;
为了保证这个特性在NSDcitionary中对key的内存管理为copy,在复制的时候需要考虑对系统的负担,因此key应该是轻量级的,所以通常我们都用字符串和数字来做索引,但这只能说是key-to-object映射,不能说是object-to-object的映射。
- (instancetype)initWithKeyOptions:(NSPointerFunctionsOptions)keyOptions valueOptions:(NSPointerFunctionsOptions)valueOptions capacity:(NSUInteger)initialCapacity static const NSPointerFunctionsOptions NSMapTableStrongMemory ; static const NSPointerFunctionsOptions NSMapTableZeroingWeakMemory; static const NSPointerFunctionsOptions NSMapTableCopyIn; static const NSPointerFunctionsOptions NSMapTableObjectPointerPersonality; static const NSPointerFunctionsOptions NSMapTableWeakMemory; Person *p1 = [[Person alloc] initWithName:@"jack"]; Favourite *f1 = [[Favourite alloc] initWithName:@"ObjC"]; Person *p2 = [[Person alloc] initWithName:@"rose"]; Favourite *f2 = [[Favourite alloc] initWithName:@"Swift"]; NSMapTable *MapTable = [NSMapTable mapTableWithKeyOptions:NSMapTableWeakMemory valueOptions:NSMapTableWeakMemory]; // 设置对应关系表 // p1 => f1; // p2 => f2 [MapTable setObject:f1 forKey:p1]; [MapTable setObject:f2 forKey:p2]; NSLog(@"%@ %@", p1, [MapTable objectForKey:p1]); NSLog(@"%@ %@", p2, [MapTable objectForKey:p2]);
3.2、NSHashTable
NSHashTable类似于NSSet和NSMutableSet合体,NSHashTable是可变的,可以使用
NSHashTableWeakMemory ,此选项使用weak存储对象,当对象被销毁的时候自动将其从集合中移除。NSHashTableObjectPointerPersonality :和 NSPointerFunctionsObjectPointerPersonality 相同,此选项是直接使用指针进行isEqual: 和 hash,提高查找效率,为了防止循环引用,创建一个delegate管理器,运营的就是NSHashTable。
- (NSHashTable *)delegates { if (!_delegates) { _delegates = [NSHashTable weakObjectsHashTable]; } return _delegates; } - (void)addDelegate:(id)delegate { if ([self.delegates containsObject:delegate]) { return; } [self.delegates addObject:delegate]; } - (void)removeDelegate:(id)delegate { [self.delegates removeObject:delegate]; }
3.3、NSPointerArray
类似与NSArray ,NSPointerArray可以默认成 mutable的,而且可以插入空值nil,我们可以设置存储对象是否引用
[NSPointerArray strongObjectsPointerArray];// 强引用 [NSPointerArray weakObjectsPointerArray]; // 弱引用