面试题：Objective-C属性内存管理底层实现及优化

Question

深入阐述Objective-C属性内存管理的底层实现机制，包括但不限于引用计数的管理方式、自动释放池的工作原理等。同时，针对高并发场景下属性的内存管理，提出至少一种优化方案并解释其可行性。

Answer 1

1. 引用计数管理方式

• 基本原理：在Objective-C中，每个对象都有一个引用计数（Reference Count，简称RC）。当对象被创建时，引用计数初始化为1。每次有新的指针指向该对象，引用计数加1；当指针不再指向该对象（如指针被释放或重新赋值），引用计数减1。当引用计数降为0时，对象的内存被释放。
• 相关方法：
  • retain：发送该消息会使对象的引用计数加1。例如，[obj retain]，这在手动内存管理（MRC）时代常用。
  • release：发送该消息会使对象的引用计数减1。如[obj release]，同样在MRC时代常用。
  • autorelease：使对象被发送到自动释放池，在自动释放池被排空时，池中的对象会收到release消息，引用计数减1。

2. 自动释放池工作原理

• 数据结构：自动释放池实际上是一个栈结构。当创建一个自动释放池时，会在栈顶压入一个哨兵对象（objc_autoreleasePoolPush函数）。当对象发送autorelease消息时，对象会被添加到栈顶的自动释放池中（放入栈中）。当自动释放池被销毁时（objc_autoreleasePoolPop函数），从栈顶开始向栈底遍历，依次向每个对象发送release消息，直到遇到哨兵对象。
• 作用时机：在主线程中，系统会在事件循环的适当时间点（例如一次事件处理完成后）自动创建和销毁自动释放池。在子线程中，如果不手动创建自动释放池，对象的自动释放操作可能不会及时执行，导致内存峰值过高。

3. 高并发场景下属性内存管理优化方案

• 方案：使用原子属性（atomic property）和自旋锁。对于属性声明，将其设置为atomic，例如@property (nonatomic, strong, atomic) id someProperty;。原子属性在访问和设置时会使用自旋锁（spinlock）来保证线程安全。自旋锁的原理是当一个线程尝试获取锁时，如果锁已被占用，线程不会立即进入睡眠状态，而是在一定时间内循环尝试获取锁。这样避免了线程上下文切换的开销，在锁被占用时间较短的情况下效率较高。
• 可行性解释：在高并发场景下，多个线程可能同时访问和修改属性。使用原子属性配合自旋锁，可以保证同一时间只有一个线程能访问或修改属性，避免数据竞争和内存管理错误。由于自旋锁在短时间内等待锁时不会导致线程睡眠，减少了线程上下文切换的开销，对于高并发且属性访问时间较短的场景，性能损失相对较小，因此具有可行性。