面试题：Objective-C内存管理机制之专家难度：ARC下的内存管理优化

Question

在ARC（自动引用计数）环境下，虽然大大简化了内存管理，但仍可能存在内存相关问题。请描述一些可能出现的内存隐患场景，并提出相应的优化策略和解决方案，包括但不限于循环引用、内存泄漏检测与修复等方面。

Answer 1

内存隐患场景

1. 循环引用
   • 场景描述：两个或多个对象相互持有对方的强引用，导致这些对象无法被释放，即使它们在应用程序的其他部分不再被使用。例如，类A有一个属性指向类B的实例，而类B也有一个属性指向类A的实例。
   • 示例代码（以Objective - C为例）：

@interface ClassA : NSObject
@property (strong) ClassB *bObject;
@end

@interface ClassB : NSObject
@property (strong) ClassA *aObject;
@end

@implementation ClassA
@end

@implementation ClassB
@end

// 使用时
ClassA *a = [[ClassA alloc] init];
ClassB *b = [[ClassB alloc] init];
a.bObject = b;
b.aObject = a;

2. 延迟释放导致的内存峰值
   • 场景描述：当大量对象被创建且释放时间集中在某一时刻，会导致内存使用量在短时间内大幅上升，可能引发应用程序崩溃或性能问题。比如在滚动视图中一次性加载大量图片，然后在滚动结束时同时释放这些图片对应的对象。
3. 野指针问题
   • 场景描述：当一个对象被释放后，指向该对象的指针没有被置为nil，其他代码继续使用这个指针访问已释放的内存，这可能导致程序崩溃或未定义行为。例如在ARC环境下，对象被自动释放，但外部指针仍指向原内存地址。
4. 未释放的系统资源
   • 场景描述：某些对象可能持有系统资源，如文件描述符、网络连接等，ARC只管理对象本身的内存，若对象未正确释放这些系统资源，就会造成资源泄漏。例如一个类负责管理文件读取操作，但在对象销毁时未关闭文件。

优化策略和解决方案

1. 针对循环引用
   • 使用弱引用或无主引用：在Objective - C中，对于可能产生循环引用的属性，将其中一个设置为weak（适用于对象生命周期可能先于强引用对象结束的情况）或unowned（适用于对象生命周期肯定不会先于强引用对象结束的情况，使用unowned要注意避免野指针问题）。
   • 修改示例代码如下：

@interface ClassA : NSObject
@property (weak) ClassB *bObject;
@end

@interface ClassB : NSObject
@property (strong) ClassA *aObject;
@end

@implementation ClassA
@end

@implementation ClassB
@end

// 使用时
ClassA *a = [[ClassA alloc] init];
ClassB *b = [[ClassB alloc] init];
a.bObject = b;
b.aObject = a;

2. 针对延迟释放导致的内存峰值
   • 分批次释放：将对象的释放操作分散在一段时间内进行，避免集中释放。例如在滚动视图场景中，可以在滚动过程中逐步释放不再显示的图片对应的对象。
   • 使用缓存机制：对于频繁创建和释放的对象，可以使用对象池缓存机制，避免反复创建和销毁对象。
3. 针对野指针问题
   • 使用__weak修饰符：在ARC环境下，声明指针时使用__weak修饰符，当对象被释放时，该指针会自动被置为nil，避免野指针问题。例如__weak id myWeakObject = strongObject;，当strongObject被释放后，myWeakObject会变为nil。
4. 针对未释放的系统资源
   • 在dealloc方法中释放资源：在对象的dealloc方法中（ARC环境下虽然不需要手动调用dealloc，但可以重写该方法来释放系统资源），关闭文件、断开网络连接等操作。例如在管理文件读取的类中：

@implementation FileManagerClass {
    FILE *file;
}

- (instancetype)initWithFilePath:(NSString *)path {
    self = [super init];
    if (self) {
        file = fopen([path UTF8String], "r");
    }
    return self;
}

- (void)dealloc {
    if (file) {
        fclose(file);
    }
}
@end

5. 内存泄漏检测
   • 使用 Instruments：在Xcode中，利用Instruments工具的Leaks模板来检测内存泄漏。运行应用程序时，Instruments会实时监控内存使用情况，标记出可能泄漏的内存区域，并显示相关对象的引用链，帮助定位问题代码。
   • 代码审查：定期进行代码审查，重点关注对象的创建和释放逻辑，尤其是涉及到对象间复杂引用关系的部分，确保没有遗漏释放操作或产生循环引用。