面试题：Objective-C中循环引用与内存泄漏深度剖析及优化

Question

假设在一个复杂的Objective-C项目中，存在多个类之间的相互引用导致循环引用从而产生内存泄漏。请详细阐述如何定位这类复杂的循环引用问题，并且给出优化这类内存泄漏问题的通用解决方案，同时说明不同解决方案的优缺点。

Answer 1

定位循环引用问题

1. 仪器工具法：
   • 使用 Instruments 中的 Leaks 工具。它能检测到不再被应用使用但未释放的内存块。运行应用，Leaks 会标记可能的泄漏点，并显示对象的保留/释放历史，通过分析这些信息可定位到循环引用的对象。
   • 优点：直观，能在运行时直接发现内存泄漏点，对于大型项目较高效。
   • 缺点：有时难以直接从泄漏报告中精准定位复杂的循环引用关系，可能需要结合代码分析。
2. 代码审查法：
   • 仔细审查代码中对象之间的引用关系。特别关注强引用（strong）的相互持有情况。例如，类 A 中有一个强引用指向类 B 的实例，同时类 B 中又有一个强引用指向类 A 的实例，这就可能形成循环引用。
   • 优点：可以在代码层面全面理解引用关系，对于代码量较小或结构相对清晰的项目有效。
   • 缺点：对于复杂大型项目，人工审查工作量大且容易遗漏。
3. 添加调试日志法：
   • 在对象的 dealloc 方法中添加日志，如 NSLog(@"对象 %@ 被释放", self);。如果某个对象没有打印释放日志，说明可能存在循环引用导致该对象未被释放。通过在关键对象的生命周期方法中添加日志，逐步分析对象的引用情况。
   • 优点：简单直接，能在运行时动态观察对象的释放情况。
   • 缺点：会增加代码的调试负担，过多日志可能影响性能，且对于复杂逻辑定位仍有难度。

优化内存泄漏问题的通用解决方案

1. 弱引用（weak）：
   • 在可能形成循环引用的地方，将其中一个强引用改为弱引用。例如，在视图控制器中，视图控制器对其管理的视图有强引用，而视图对视图控制器的反向引用可以改为弱引用，因为视图不需要持有视图控制器的强引用。
   • 优点：简单有效，能直接打破循环引用，不会影响对象的生命周期管理。
   • 缺点：使用不当可能导致野指针问题，因为弱引用指向的对象释放后，弱引用会自动置为 nil，如果不做判断直接使用可能引发程序崩溃。
2. 无主引用（unowned）：
   • 类似于弱引用，但不会自动置为 nil。适用于对象之间的生命周期有明确依赖关系，且不会出现对象提前释放的情况。例如，在一个父子关系的对象中，子对象对父对象的引用可以使用无主引用，因为父对象的生命周期长于子对象。
   • 优点：性能略优于弱引用，因为不需要额外处理 nil 检查。
   • 缺点：使用不当更容易导致野指针问题，因为对象释放后，无主引用仍然指向已释放的内存地址，访问该地址会导致程序崩溃。
3. 手动打破循环引用：
   • 在合适的时机手动将循环引用中的强引用设置为 nil。例如，在某个对象的 dealloc 方法中，将指向其他对象的强引用置为 nil，从而打破循环引用。
   • 优点：灵活，可以根据业务逻辑精确控制循环引用的打破时机。
   • 缺点：需要对业务逻辑和对象生命周期有深入理解，代码维护成本较高，容易因遗漏或时机不当导致问题。