面试题：Swift性能优化之内存管理相关技巧

Question

在Swift中，谈谈你对ARC（自动引用计数）机制的理解，以及在实际开发中，当出现内存泄漏问题时，你有哪些基于ARC原理的排查和优化技巧？

Answer 1

对ARC机制的理解

ARC（自动引用计数）是Swift中用于管理内存的一种机制。在ARC模式下，Swift编译器会自动跟踪和管理对象的引用计数。当一个对象的引用计数变为0时，ARC会自动释放该对象所占用的内存。

1. 引用计数原理：每一个对象都有一个引用计数，当有新的强引用指向该对象时，引用计数加1；当一个强引用不再指向该对象（例如变量超出作用域或被赋值为nil）时，引用计数减1。
2. 优点
   • 内存管理自动化：大大减轻了开发者手动管理内存的负担，减少了因忘记释放内存导致的内存泄漏问题。
   • 提高代码安全性：减少了因野指针（指向已释放内存的指针）导致的程序崩溃风险。
3. 缺点：ARC本身也可能导致一些问题，最典型的就是循环引用。当两个或多个对象相互强引用时，它们的引用计数永远不会变为0，从而导致内存泄漏。

基于ARC原理的排查和优化技巧

1. 排查技巧
   • 使用 Instruments 工具：
     • Leaks工具：Instruments中的Leaks工具可以检测应用程序中的内存泄漏。运行Leaks工具，它会在应用程序运行过程中监控内存使用情况，当发现有对象占用的内存无法释放时，会给出相应的提示，包括泄漏对象的类型和内存地址等信息。
     • Memory Graph Debugger：这是Xcode自带的一个强大工具，它可以可视化应用程序的内存图。通过这个工具，可以直观地看到对象之间的引用关系，从而更容易发现循环引用。在Xcode中，运行应用程序后，在Debug导航栏中选择“Memory Graph”，可以查看当前的内存图，通过分析对象之间的连线（表示引用关系）来找出循环引用。
   • 日志打印：在对象的deinit方法中添加日志打印，例如print("\(self) is being deinitialized")。如果发现某个对象应该被释放但deinit方法没有被调用，那么就有可能存在内存泄漏。
2. 优化技巧
   • 解决循环引用：
     • 弱引用（Weak Reference）：当两个对象之间存在相互引用时，将其中一个引用设置为弱引用。弱引用不会增加对象的引用计数，当被引用的对象释放时，弱引用会自动被设置为nil。例如，在一个视图控制器和它的子视图之间，如果子视图对视图控制器存在引用，为了避免循环引用，可以将子视图对视图控制器的引用设置为弱引用。
     • 无主引用（Unowned Reference）：适用于两个对象之间存在相互引用，但其中一个对象的生命周期必然比另一个对象长的情况。无主引用和弱引用类似，不会增加对象的引用计数，但与弱引用不同的是，无主引用在被引用对象释放后不会被设置为nil，因此使用无主引用时需要确保被引用对象不会提前释放，否则会导致运行时错误。例如，在一个父视图和它的子视图之间，如果父视图的生命周期比子视图长，子视图对父视图的引用可以设置为无主引用。
   • 及时释放不必要的引用：在对象不再需要时，及时将强引用设置为nil，这样可以让ARC更快地释放对象所占用的内存。例如，在视图控制器的viewDidDisappear方法中，将一些对视图控制器有强引用的属性设置为nil。