面试题：Objective-C中Block在复杂场景下的内存管理与性能优化

可能导致内存泄漏和性能问题的原因

循环引用：
- 当Block捕获了对象，而该对象又强引用了Block，就会形成循环引用，导致对象无法释放，造成内存泄漏。例如，在ViewController中定义一个Block，Block中访问了ViewController的属性，而ViewController又强引用了这个Block，就会出现这种情况。
- 代码示例：

@interface ViewController ()
@property (nonatomic, copy) void(^myBlock)(void);
@end

@implementation ViewController
- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    self.myBlock = ^{
        NSLog(@"%@", self.title);
    };
    self.myBlock();
}
@end

在上述代码中，self.myBlock捕获了self，而self又强引用了myBlock，形成了循环引用。

不必要的Block拷贝：
- 频繁地对Block进行拷贝操作，可能会增加内存开销。比如在循环中每次都进行Block的拷贝，而实际上不需要这样做。
- 例如：

for (int i = 0; i < 1000; i++) {
    void(^block)(void) = ^{
        NSLog(@"%d", i);
    };
    dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), [block copy]);
}

这里在循环中每次都对Block进行拷贝，增加了不必要的开销。

Block中持有大量数据：
- 如果Block捕获了大量的数据，而这些数据在Block执行完毕后仍然被持有，就会导致内存浪费，影响性能。比如捕获了一个大的数组或字典等。
- 示例：

NSMutableArray *largeArray = [NSMutableArray arrayWithCapacity:10000];
// 填充大量数据
for (int i = 0; i < 10000; i++) {
    [largeArray addObject:@(i)];
}
void(^block)(void) = ^{
    NSLog(@"%@", largeArray);
};
block();

这里block捕获了largeArray，即使block执行完毕，largeArray可能仍然因为block的持有而无法释放。

优化方案

解决循环引用：
- 使用__weak或__unsafe_unretained关键字来打破循环引用。推荐使用__weak，因为__unsafe_unretained可能会导致野指针问题。
- 修正前面ViewController的代码：

@interface ViewController ()
@property (nonatomic, copy) void(^myBlock)(void);
@end

@implementation ViewController
- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    __weak typeof(self) weakSelf = self;
    self.myBlock = ^{
        __strong typeof(weakSelf) strongSelf = weakSelf;
        if (strongSelf) {
            NSLog(@"%@", strongSelf.title);
        }
    };
    self.myBlock();
}
@end

这里先使用__weak修饰符创建一个弱引用weakSelf，在Block内部再创建一个强引用strongSelf，并进行判空操作，这样既避免了循环引用，又能安全地访问self的属性。

避免不必要的Block拷贝：
- 确定是否真的需要对Block进行拷贝。如果只是在当前栈内使用Block，不需要拷贝。只有在需要将Block传递到其他线程或在对象生命周期外使用时，才进行拷贝。
- 对于前面循环中不必要的拷贝示例，可以改为：

for (int i = 0; i < 1000; i++) {
    void(^block)(void) = ^{
        NSLog(@"%d", i);
    };
    dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), block);
}

这里去掉了不必要的[block copy]操作。

减少Block中持有数据：
- 如果Block只需要部分数据，尽量只捕获需要的部分，而不是整个大的数据结构。
- 对于前面捕获大数组的示例，如果只需要数组的某一个元素，可以这样修改：

NSMutableArray *largeArray = [NSMutableArray arrayWithCapacity:10000];
// 填充大量数据
for (int i = 0; i < 10000; i++) {
    [largeArray addObject:@(i)];
}
NSNumber *number = largeArray[0];
void(^block)(void) = ^{
    NSLog(@"%@", number);
};
block();

这里只捕获了largeArray中的第一个元素number，而不是整个largeArray，减少了内存占用。

监控和排查潜在的内存问题

使用 Instruments：
- Leaks工具：在Xcode中，可以使用Instruments的Leaks工具来检测内存泄漏。运行应用并在Leaks工具中查看是否有对象被泄漏。如果有泄漏，Leaks工具会显示泄漏对象的相关信息，帮助定位问题代码。
- Allocations工具：Allocations工具可以监控应用的内存分配情况。可以查看对象的创建和销毁时间，分析内存增长趋势，找出可能存在内存问题的地方。例如，如果某个对象一直没有被销毁，可能存在内存泄漏。
添加日志：
- 在关键代码处添加日志，记录Block的创建、执行和释放情况。例如：

void(^block)(void) = ^{
    NSLog(@"Block执行");
};
NSLog(@"Block创建");
block();
NSLog(@"Block执行完毕");
block = nil;
NSLog(@"Block释放");

通过分析日志，可以了解Block的生命周期，判断是否存在异常情况。

使用WeakProxy：
- 可以创建一个WeakProxy类，用于包装对象，在Block中使用WeakProxy来避免直接捕获对象，从而减少循环引用的风险。WeakProxy类的实现可以参考以下代码：

@interface WeakProxy : NSProxy
@property (nonatomic, weak) id target;
+ (instancetype)proxyWithTarget:(id)target;
@end

@implementation WeakProxy
+ (instancetype)proxyWithTarget:(id)target {
    WeakProxy *proxy = [WeakProxy alloc];
    proxy.target = target;
    return proxy;
}

- (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)sel {
    return [self.target methodSignatureForSelector:sel];
}

- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)invocation {
    SEL sel = invocation.selector;
    if ([self.target respondsToSelector:sel]) {
        [invocation invokeWithTarget:self.target];
    }
}
@end

使用时：

@interface ViewController ()
@property (nonatomic, copy) void(^myBlock)(void);
@end

@implementation ViewController
- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    WeakProxy *proxy = [WeakProxy proxyWithTarget:self];
    self.myBlock = ^{
        NSLog(@"%@", proxy.target.title);
    };
    self.myBlock();
}
@end

这样在Block中通过WeakProxy间接访问self，降低了循环引用的可能性。

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面试题：Objective-C中Block在复杂场景下的内存管理与性能优化

知识考点

面试题答案

可能导致内存泄漏和性能问题的原因

优化方案

监控和排查潜在的内存问题