面试题：Objective-C协议的深层次理解与内存管理

Question

当在协议中定义属性时，属性的内存管理规则是怎样的？如果协议被多个类遵循，且这些类对协议属性的内存管理策略不同，会带来什么问题以及如何解决？请结合ARC（自动引用计数）和MRC（手动引用计数）两种环境进行分析。

Answer 1

协议中属性内存管理规则

1. ARC环境：
   • 在协议中定义属性时，通常使用nonatomic修饰，因为atomic属性会带来性能开销。对于属性的内存管理特性，常用strong或weak。
   • 如果使用strong，遵循协议的类在设置属性值时，会强引用该对象，增加其引用计数。例如，协议定义@property (nonatomic, strong) id myObject;，当遵循该协议的类设置self.myObject = someObject;时，someObject的引用计数会增加。
   • 如果使用weak，遵循协议的类设置属性值时，不会增加对象的引用计数，主要用于避免循环引用。比如在视图控制器之间传递数据时，父视图控制器持有子视图控制器，子视图控制器通过协议属性反向引用父视图控制器，使用weak可以防止循环引用。
2. MRC环境：
   • 同样一般使用nonatomic。属性内存管理特性有retain、assign等。
   • retain类似于ARC中的strong，当遵循协议的类设置属性值时，会发送retain消息，增加对象的引用计数。例如@property (nonatomic, retain) id myObject;，self.myObject = someObject;时，someObject引用计数加1。
   • assign则不会改变对象的引用计数，一般用于基本数据类型，如NSInteger、CGFloat等，也可用于对象类型，但要注意对象释放后指针成为野指针的问题。

多类遵循协议且内存管理策略不同带来的问题

1. ARC环境：
   • 循环引用问题：如果不同类对协议属性使用了不恰当的内存管理策略，可能导致循环引用。比如类A和类B都遵循同一协议，类A将协议属性设为strong引用类B实例，类B又将协议属性设为strong引用类A实例，这样就形成了循环引用，导致对象无法释放。
   • 内存泄漏：如果一个类对协议属性过度强引用，而其他类期望属性是弱引用，可能导致对象不能及时释放，造成内存泄漏。
2. MRC环境：
   • 过度释放问题：如果不同类对协议属性的内存管理策略不一致，可能会出现过度释放的情况。例如，一个类认为自己拥有对象的所有权（通过retain），而另一个类在不知情的情况下释放了该对象，当第一个类再次访问对象时就会导致程序崩溃（野指针访问）。
   • 内存泄漏：与ARC类似，如果类对协议属性过度retain，而没有正确释放，就会导致内存泄漏。

解决方法

1. ARC环境：
   • 明确内存管理规则：在协议文档中清晰地说明属性的推荐内存管理策略，比如明确指出对于某个协议属性应该使用weak以避免循环引用。
   • 代码审查：通过代码审查确保所有遵循协议的类都遵循统一的内存管理策略，避免出现不恰当的strong引用。
   • 使用中间对象或代理：如果存在潜在的循环引用，可以引入中间对象或代理对象来打破循环。例如，使用一个独立的视图模型类来管理数据，视图控制器通过协议与视图模型交互，避免视图控制器之间直接循环引用。
2. MRC环境：
   • 制定规范：制定严格的内存管理规范，明确每个遵循协议的类在设置和释放协议属性时的责任。例如，规定某个类在设置协议属性时负责retain，其他类在获取属性后不负责释放等。
   • 引用计数跟踪工具：使用工具来跟踪对象的引用计数，例如NSZombieEnabled（在调试时），可以帮助发现过度释放或未释放的问题。
   • 采用设计模式：例如使用观察者模式，一个对象观察另一个对象的状态变化，而不是直接持有强引用，从而避免循环引用和过度释放问题。