面试题：Objective-C 中的内存管理与自动释放池

Question

请阐述 Objective-C 中手动引用计数（MRC）和自动引用计数（ARC）的区别。在 ARC 环境下，自动释放池（@autoreleasepool）的工作原理是什么？在实际项目中，哪些场景下需要手动创建自动释放池？

Answer 1

手动引用计数（MRC）和自动引用计数（ARC）的区别

1. 内存管理方式：
   • MRC：开发者需要手动调用 retain、release 和 autorelease 等方法来管理对象的引用计数。例如，当创建一个对象后，若要持有该对象，需调用 retain 方法使引用计数加1；当不再需要该对象时，调用 release 方法使引用计数减1，当引用计数为0时，对象被释放。
   • ARC：编译器自动在适当的位置插入 retain、release 和 autorelease 方法。开发者无需手动调用这些方法，大大减轻了内存管理的负担，降低了因手动管理不当导致的内存泄漏和悬空指针等问题。
2. 代码复杂度：
   • MRC：代码中充斥着大量的引用计数操作代码，使得代码可读性和维护性变差，尤其是在复杂的对象关系和内存管理逻辑中。
   • ARC：代码简洁，开发者可以更专注于业务逻辑的实现，无需花费大量精力在繁琐的内存管理上。
3. 内存泄漏风险：
   • MRC：由于手动管理，很容易出现忘记调用 release 方法或者调用次数不当的情况，从而导致内存泄漏。
   • ARC：通过编译器自动管理引用计数，有效避免了大部分因手动管理失误造成的内存泄漏问题。

ARC环境下自动释放池（@autoreleasepool）的工作原理

1. 自动释放对象的存储：当一个对象发送 autorelease 消息时，它会被添加到最近的自动释放池中。自动释放池实际上是一个栈结构，对象以栈的方式被压入池中。
2. 对象释放时机：当自动释放池被销毁时，它会向池中的所有对象发送 release 消息。如果某个对象的引用计数在接收到 release 消息后变为0，则该对象被释放。在 iOS 应用程序中，主线程的自动释放池会在每次事件循环结束时被销毁并重新创建，这确保了在事件处理过程中自动释放的对象能够及时得到释放。

实际项目中需要手动创建自动释放池的场景

1. 大量临时对象创建：在循环中创建大量临时对象时，如果不手动创建自动释放池，这些对象会一直累积在自动释放池中，直到当前自动释放池销毁（例如主线程事件循环结束）才会被释放，可能会导致内存峰值过高。例如：

for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
    @autoreleasepool {
        NSString *tempString = [NSString stringWithFormat:@"%d", i];
        // 其他操作
    }
}

在上述代码中，每次循环创建的 tempString 对象在 @autoreleasepool 块结束时就会被释放，而不会等到主线程的自动释放池销毁时才释放，从而有效控制内存峰值。 2. 后台任务：在后台线程中，如果有大量对象创建和自动释放操作，手动创建自动释放池可以更好地管理内存。因为后台线程没有像主线程那样默认的自动释放池管理机制，若不手动创建，可能会导致内存持续增长。例如在 NSThread 或 GCD 的后台任务中：

dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
    @autoreleasepool {
        // 执行大量对象创建和释放的操作
    }
});

通过手动创建自动释放池，可以确保在后台任务执行过程中及时释放不再需要的对象，避免内存问题。