Swift进阶-内存管理

本文的主要目的是探索 RefCount 的内存结构及强/弱引用计数管理

Swift 中也是采用 ARC 编译器自动内存管理机制。

Swift 对象的内存结构是 HeapObject, 有两个属性 Metadata 和 RefCount , 各占8字节（64位）。

RefCount 的每位的数据存储内容如下图所示：

1. 强引用的引用计数

1.1 数据结构

数据结构体大概是这样：

struct InlineRefCountBits {
    var strongref: UInt32
    var unownedRef: UInt32
}

1.2 存储方式

源码中定义了 64 位的 refCount 联合体的不同位置，存储的不同含义：

我们通过下面这个小案例，来看看强引用的引用计数的存储方式：

我们把这个值放到计算器中，对比着看下 64 位的二进制存储情况：

从33 - 62位存储的是强引用数量，二进制的 11， 表示的是3，也就是有3个强引用计数。强引用计数是从0开始的，有t, t1, t2 三个变量指向创建的对象，所以对象的强引用计数为3。

那控制台里打印的0x0000000600000002中的6是怎么回事呢?

• 由于我们在控制台打印的是16进制，每4位为一组，第32 - 36位的 0110， 表示的是数字6，所以才会显示成0x0000000600000002,这里只是进制计算方式不同，并不是代表有6个引用计数。
• 由于二进制是从第33位开始存储的值是11，16进制却从32位开始存储的值是110。110 比 11向左移1位，所以就形成了2倍关系。所以我们从控制台打印出来的值，除以2，就是真实的强引用计数了。

1.3 作用

在ARC下，编译器会根据强引用数量，来判断一个对象是否应该被销毁。如果强引用为0，就会销毁这个对象。

如果两个对象，互相强持有对方，则会造成引用计数均不能为0，也就是无法销毁，从而造成内存泄露的问题。

这时就需要弱引用或者无主引用，来将一个持有方式改为非强引用。这样就可以解除循环引用的问题。

下面就是一个循环引用的例子：

class Teacher{
    var age = 18
    var closure:(()->())?

    deinit {
        print("Teacher 销毁了")
    }
}

func test() {
    var t = Teacher()
    t.closure = {
        t.age = 10
    }
    print("方法执行完了")
}

test()

由于对象 t 持有closure，closure 内又捕获了 t 的变量，从而强持有了 t . 所以造成了循环引用。

2.弱引用

使用weak 来修饰变量，这个变量就是弱引用，强引用计数不会再加1。weak 修饰后的变量，会变成一个可选项，也就是可以将 nil 赋值给它。

2.1 数据结构

数据结构：

调用流程：

所以WeakReference大概是这样的结构：

struct WeakReference {
    var entry: HeapObjectSideTableEntry
}

struct HeapObjectSideTableEntry {
    var object: HeapObject
    var refCounts: SideTableRefCounts
}

struct SideTableRefCounts {
    var strongref: UInt32
    var unownedRef: UInt32
    var weakBits: UInt32
}

struct HeapObject {
    var kind: UnsafeRawPointer
    var strongref: UInt32
    var unownedRef: UInt32
}

2.2 存储方式

下面是个例子：

我们创建了4个弱引用的变量，弱引用计数从1开始计数，所以是5.

2.3 作用

weak 修饰的类型会自动变为可选类型，可以用于解除循环引用，在对象销毁后，编译器会自动置为nil。

1.3 中的例子，在捕获 t 的时候，使用 weak 修饰一下，就不会形成闭包对 t 对象的强引用。

func test() {
    var t = Teacher()
    t.closure = {[weak t] in
        t?.age = 10
    }
    print("方法执行完了")
}

3 无主引用

存储方式及数据结构在强引用中，已经分析过了，下面这个图是结果：

3.1 计数方式

所以无主引用的计算方式为： 

1. 转换成 2 进制， 比如 6 转成 110
2. 右移一位，110 变 10， 也就等于10进制的3

1. 减 1，3 - 1 = 2

对象 t 的无主引用的值是 2

3.2 作用

由于 weak 修饰后的变量是可选项，使用时需要解包，比较麻烦。

如果能从上下文中确定变量的一定有值的话，可以使用 unowned 修饰变量来解除循环引用，因为它也不是强引用。这有点类似于隐式解包，在确定有值时再使用，如果对象释放后，再执行这个闭包，会崩溃的。

4. 获取引用计数

4.1 CFGetRetainCount

需要注意的是， 如果我们使用CFGetRetainCount来获取强引用计数，这个方法的内部，会自动将当前的引用计数加1. 这一逻辑与 OC 是一致的：

4.2 swift_retainCount

从源码看，swift_retainCount 获取引用计数的时候，也是默认 + 1 的。

5.引用计数加1

在ARC下，编译器为我们自动做了内存管理的操作，在有强引用 / 弱引用 / 无主引用指向对象时，都会执行对应的方法，去将对象对应的引用计数 + 1。

下面是swift_retain(强引用)的源码：

6.引用计数减1

在ARC下，编译器为我们自动做了内存管理的操作，当指向对象的变量离开当前作用域时，根据对应变量的类型（强引用 / 弱引用 / 无主引用），执行对于的方法，将对象对应的引用计数 - 1。

下面是swift_release(强引用)的源码：

好了 给小伙伴分解到这里就到此为止吧，以后会慢慢给大家讲解说明。

青山不改，绿水长流，后会有期，感谢每一位佳人的支持！