内存管理

一、ARC（Automatic Reference Counting）机制

什么是 ARC？

ARC 是编译器层面的内存管理机制，自动在合适的位置插入 retain、release 和 autorelease 调用，从而减少开发者手动管理内存的负担。

它的核心思想是引用计数（Reference Counting）：每个对象维护一个引用计数，当引用计数为 0 时，对象被释放。

ARC 的基本原理

• 当创建一个对象时（例如 let obj = MyClass()），系统为它分配内存并将引用计数设为 1。
• 每当有新的强引用（strong）指向该对象时，引用计数 +1。
• 当某个强引用被释放或置为 nil 时，引用计数 -1。
• 当引用计数降为 0 时，系统调用 deinit 销毁对象。

二、引用类型与内存泄漏

Strong（强引用）

默认引用类型。对象被强引用时不会被释放。

示例：

class Person {
    var pet: Dog?
}
class Dog {
    var owner: Person?
}

var p: Person? = Person()
var d: Dog? = Dog()
p?.pet = d
d?.owner = p // 强引用循环！

问题： Person 和 Dog 相互强引用，导致两者的引用计数永远不会为 0，发生内存泄漏（retain cycle）。

Weak（弱引用）

不会增加引用计数，引用对象释放后会自动变为 nil。

适用于可选类型（必须为 var，且为 Optional）。

class Dog {
    weak var owner: Person?
}

常见使用场景：

• Delegate（代理）模式（例如 delegate 通常为 weak）
• 闭包中避免循环引用（[weak self]）

Unowned（无主引用）

不会增加引用计数，对象释放后不会自动置为 nil，若访问已释放对象会导致崩溃。

class CreditCard {
    unowned let owner: Customer
    init(owner: Customer) {
        self.owner = owner
    }
}

使用场景：

• 两个对象生命周期绑定，其中一个一定晚于另一个释放。
• 例如父对象持有子对象的强引用，而子对象通过 unowned 引用父对象。

三、循环引用（Retain Cycle）

1. 对象间循环引用

class A {
    var b: B?
}
class B {
    var a: A?
}

解决：让其中一个引用为 weak 或 unowned。

2. 闭包循环引用

闭包会捕获 self，导致对象与闭包相互引用。

解决方法：

class ViewController {
    var handler: (() -> Void)?
    func setup() {
        handler = { [weak self] in
            self?.doSomething()
        }
    }
}

四、AutoreleasePool

概念

AutoreleasePool 用于延迟释放对象。

在 Swift 中较少直接使用，但在与 Objective-C 交互或创建大量临时对象时仍有意义。

示例：

autoreleasepool {
    for i in 0..<1000 {
        let obj = NSString(format: "Item %d", i)
        // 临时对象在此作用域结束后被释放
    }
}

系统层面

RunLoop 每次循环时都会自动创建并销毁一个 AutoreleasePool，确保局部临时对象及时释放。

五、内存管理在多线程下的注意点

• 引用计数操作是原子性的，但对象的使用不是线程安全的。
• 不同线程同时访问同一对象可能导致崩溃，需要使用同步机制（如 DispatchQueue、NSLock）。
• AutoreleasePool 作用域与线程绑定：每个线程需自行管理其池。

六、内存泄漏的检测手段

• Instruments → Leaks / Allocations：可视化查看内存曲线与泄漏对象。
• Xcode Memory Graph Debugger：直接在运行时查看对象引用关系。
• weak self 检查：常见于闭包、异步回调。
• 工具库：如 FBRetainCycleDetector 自动检测循环引用。

七、面试常见问题总结

要真正掌握内存管理，关键是理解生命周期与所有权的关系，ARC 只是帮你执行“清理”，但逻辑上仍要靠开发者设计清晰的引用结构。