面试题：Swift 内存管理机制下的性能调试与优化策略

Swift内存管理机制

Swift 使用自动引用计数（ARC）来管理内存。ARC 会在运行时自动跟踪和管理类实例的引用。当一个类实例的引用计数降为 0 时，ARC 会自动释放该实例占用的内存。

强引用：默认情况下，Swift 中的属性和变量都是强引用。如果一个实例 A 持有对另一个实例 B 的强引用，只要 A 存在，B 就不会被释放。例如：

class Person {
    let name: String
    init(name: String) {
        self.name = name
        print("\(name) is being initialized")
    }
    deinit {
        print("\(name) is being deinitialized")
    }
}

var person1: Person?
person1 = Person(name: "John")
// 此时 Person 实例被 person1 强引用，不会被释放
person1 = nil
// 此时 person1 对 Person 实例的强引用被移除，引用计数降为 0，实例被释放

弱引用：使用 weak 关键字声明。弱引用不会增加实例的引用计数，并且当被引用的实例被释放时，弱引用会自动设置为 nil。常用于解决循环引用问题，例如在视图控制器和其视图之间：

class ViewController {
    var view: MyView?
    deinit {
        print("ViewController is being deinitialized")
    }
}

class MyView: UIView {
    weak var viewController: ViewController?
    deinit {
        print("MyView is being deinitialized")
    }
}

无主引用：使用 unowned 关键字声明。无主引用也不会增加实例的引用计数，但与弱引用不同，无主引用在被引用的实例被释放后不会自动设置为 nil，因此使用时需确保被引用的实例始终存在。常用于一个实例的生命周期总是长于另一个实例的情况，例如在父 - 子关系中：

class Country {
    let name: String
    var capitalCity: City!
    init(name: String, capitalName: String) {
        self.name = name
        self.capitalCity = City(name: capitalName, country: self)
    }
}

class City {
    let name: String
    unowned let country: Country
    init(name: String, country: Country) {
        self.name = name
        self.country = country
    }
}

调试内存管理不当导致的性能问题

使用 Instruments：
- 步骤：打开 Instruments，选择 “Leaks” 模板。运行应用程序，Instruments 会检测内存泄漏并指出泄漏发生的位置。例如，如果在一个视图控制器中创建了大量临时对象但没有及时释放，可以通过 Leaks 工具定位到具体代码行。
- 代码示例：假设在一个视图控制器的 viewDidLoad 方法中有如下代码：

class MemoryLeakViewController: UIViewController {
    override func viewDidLoad() {
        super.viewDidLoad()
        for _ in 0..<1000 {
            let largeData = Data(count: 1024 * 1024) // 创建大量数据
            // 这里没有对 largeData 进行释放操作，可能导致内存泄漏
        }
    }
}

运行 Instruments 的 Leaks 工具后，可以定位到创建 largeData 的代码行。 2. 启用僵尸对象： - 步骤：在 Xcode 中，选择 “Edit Scheme”，在 “Run” -> “Diagnostics” 中勾选 “Enable Zombie Objects”。启用后，当对象被释放但仍被访问时，系统会创建一个僵尸对象，并抛出异常，提示访问已释放的对象，从而帮助定位问题代码。 - 代码示例：假设有如下代码：

class MyClass {
    func doSomething() {
        print("Doing something")
    }
}

var myObject: MyClass? = MyClass()
myObject?.doSomething()
myObject = nil
myObject?.doSomething() // 访问已释放的对象

启用僵尸对象后，运行应用程序，会抛出异常提示对已释放对象的访问。

常见性能问题场景及优化策略

循环引用：
- 场景：两个实例相互持有强引用，导致它们的引用计数永远不会降为 0，从而造成内存泄漏。例如：

class A {
    var b: B?
    deinit {
        print("A is deinitialized")
    }
}

class B {
    var a: A?
    deinit {
        print("B is deinitialized")
    }
}

var aInstance: A? = A()
var bInstance: B? = B()
aInstance?.b = bInstance
bInstance?.a = aInstance
aInstance = nil
bInstance = nil
// A 和 B 的实例不会被释放，因为它们相互持有强引用

- **优化策略**：使用弱引用或无主引用来打破循环引用。例如，将 `B` 中的 `a` 属性改为弱引用：

class A {
    var b: B?
    deinit {
        print("A is deinitialized")
    }
}

class B {
    weak var a: A?
    deinit {
        print("B is deinitialized")
    }
}

var aInstance: A? = A()
var bInstance: B? = B()
aInstance?.b = bInstance
bInstance?.a = aInstance
aInstance = nil
bInstance = nil
// A 和 B 的实例会被正常释放

大量临时对象创建：
- 场景：在循环或频繁调用的方法中创建大量临时对象，导致内存占用过高，性能下降。例如：

func processData() {
    for _ in 0..<10000 {
        let tempData = Data(count: 1024) // 创建大量临时数据
        // 对 tempData 进行处理
    }
}

- **优化策略**：尽量复用对象，避免频繁创建和销毁。例如，可以使用对象池来管理对象：

class DataPool {
    private var pool: [Data] = []
    func getData() -> Data {
        if let data = pool.popLast() {
            return data
        }
        return Data(count: 1024)
    }
    func returnData(_ data: Data) {
        pool.append(data)
    }
}

let dataPool = DataPool()
func processData() {
    for _ in 0..<10000 {
        let tempData = dataPool.getData()
        // 对 tempData 进行处理
        dataPool.returnData(tempData)
    }
}

这样可以减少对象的创建和销毁次数，提高性能。

面试题：Swift 内存管理机制下的性能调试与优化策略

知识考点

面试题答案

Swift内存管理机制

调试内存管理不当导致的性能问题

常见性能问题场景及优化策略