iOS开发面试只需知道这些,技术基本通关!(内存管理篇)
2021/8/16 8:06:05
本文主要是介绍iOS开发面试只需知道这些,技术基本通关!(内存管理篇),对大家解决编程问题具有一定的参考价值,需要的程序猿们随着小编来一起学习吧!
一、在 Obj-C中,如何检测内存泄漏?你知道哪些方式?
目前我知道的方式有以下几种
· Memory Leaks
· Alloctions
· Analyse
· Debug Memory Graph
· MLeaksFinder
泄露的内存主要有以下两种:
· Laek Memory
这种是忘记 Release
操作所泄露的内存。
· Abandon Memory
这种是循环引用,无法释放掉的内存。
上面所说的五种方式,其实前四种都比较麻烦,需要不断地调试运行,第五种是腾讯阅读团队出品,效果 好一些
二、在MRC下如何重写属性的Setter和Getter_.md
setter
getter
重写dealloc
三、循环引用
循环引用的实质:多个对象相互之间有强引用,不能释放让系统回收。 如何解决循环引用?
#####1、避免产生循环引用,通常是将strong
引用改为weak
引用。
比如在修饰属性时用weak
在block
内调用对象方法时,使用其弱引用,这里可以使用两个宏
还可以使用__block
来修饰变量
在MRC
下,__block
不会增加其引用计数,避免了循环引用
在ARC
下,__block
修饰对象会被强引用,无法避免循环引用,需要手动解除。
#####2、在合适时机去手动断开循环引用。
通常我们使用第一种。
(1)、代理(delegate)循环引用属于相互循环引用
delegate
是 iOS
中开发中比较常遇到的循环引用,一般在声明 delegate
的时候都要使用弱引用 weak
,或者assign
,当然怎么选择使用 assign
还是 weak
,MRC
的话只能用 assign
,在 ARC
的情况下最好使用 weak
,因为weak
修饰的变量在释放后自动指向 nil
,防止野指针存在
(2)、NSTimer循环引用属于相互循环使用
在控制器内,创建 NSTimer
作为其属性,由于定时器创建后也会强引用该控制器对象,那么该对象和定时
器就相互循环引用了。
如何解决呢?
这里我们可以使用手动断开循环引用:
如果是不重复定时器,在回调方法里将定时器 invalidate
并置为 nil
即可。
如果是重复定时器,在合适的位置将其 invalidate
并置为 nil
即可
(3)、block循环引用
一个简单的例子:
由于block
会对block
中的对象进行持有操作,就相当于持有了其中的对象,而如果此时block
中的对象又
持有了该block
,则会造成循环引用。
解决方案就是使用__weak
修饰self
即可
并不是所有block
都会造成循环引用。
只有被强引用了的block
才会产生循环引用
而比如dispatch_async(dispatch_get_main_queue(),^{}),[UIViewanimateWithDuration:1 animations:^{}]
这些系统方法等
或者block
并不是其属性而是临时变量,即栈block
还有一种场景,在block
执行开始时self
对象还未被释放,而执行过程中,self
被释放了,由于是用weak
修饰的,那么weakSelf
也被释放了,此时在block
里访问weakSelf
时,就可能会发生错误(向nil
对象发消息并不会崩溃,但也没任何效果)。
对于这种场景,应该在block中对对象使用__strong修饰,使得在block期间对对象持有,block执行结束后,解除其持有。
四、说一下什么是悬垂指针?什么是野指针?
悬垂指针指针指向的内存已经被释放了,但是指针还存在,这就是一个悬垂指针或者说迷途指针
野指针没有进行初始化的指针,其实都是野指针
五、说一下对Strong,Weak,assign,copy,__unsafe_unretain,__autoreleasing关键字的理解
Strong
Strong
修饰符表示指向并持有该对象,其修饰对象的引用计数会加1。该对象只要引用计数不为0就不会被销毁。当然可以通过将变量强制赋值nil来进行销毁。
Weak
weak
修饰符指向但是并不持有该对象,引用计数也不会加1。在Runtime中对该属性进行了相关操作,无需处理,可以自动销毁。weak用来修饰对象,多用于避免循环引用的地方。weak不可以修饰基本数据类型。
assign
assign
主要用于修饰基本数据类型,
例如NSInteger
,CGFloat
,存储在栈中,内存不用程序员管理。assign
是可以修饰对象的,但是会出现问题。
copy
copy
关键字和strong
类似,copy
多用于修饰有可变类型的不可变对象NSString
,NSArray
,NSDictionary
上。
__unsafe_unretain
__unsafe_unretain
类似于weak
,但是当对象被释放后,指针已然保存着之前的地址,被释放后的地址变为僵尸对象,访问被释放的地址就会出问题,所以说他是不安全的。
__autoreleasing
将对象赋值给附有__autoreleasing
修饰的变量等同于ARC
无效时调用对象的autorelease
方法,实质就是扔进了自动释放池。
六、是否了解深拷贝和浅拷贝的概念,集合类深拷贝如何实现
简而言之:
1、对不可变的非集合对象,copy
是指针拷贝,mutablecopy
是内容拷贝
2、对于可变的非集合对象,copy
,mutablecopy
都是内容拷贝
3、对不可变的数组、字典、集合等集合类对象,copy
是指针拷贝,mutablecopy
是内容拷贝
4、对于可变的数组、字典、集合等集合类对象,copy
,mutablecopy
都是内容拷贝
但是,对于集合对象的内容复制仅仅是对对象本身,但是对象的里面的元素还是指针复制。要想复制整个集合对象,就要用集合深复制的方法,有两种:
(1)使用 initWithArray
:copyItems
:方法,将第二个参数设置为 YES
即可
(2)将集合对象进行归档(archive
)然后解归档(unarchive
):
七、使用自动引用计数应遵循的原则
1.不能使用 retain
、release
、retainCount
、autorelease
。
2.不可以使用 NSAllocateObject
、NSDeallocateObject
。
3.必须遵守内存管理方法的命名规则。
4.不需要显示的调用 Dealloc
。
5.使用 @autoreleasePool
来代替 NSAutoreleasePool
。
6.不可以使用区域 NSZone
。
7.对象性变量不可以作为 C
语言的结构体成员。
8.显示转换 id
和 void*
。
八、能不能简述一下 Dealloc的实现机制
Dealloc
的实现机制是内容管理部分的重点,把这个知识点弄明白,对于全方位的理解内存管理的只是很有必要。
1.Dealloc
调用流程
(1).首先调用 _objc_rootDealloc
()
(2).接下来调用 rootDealloc
()
(3).这时候会判断是否可以被释放,判断的依据主要有 5个,判断是否有以上五种情况
NONPointer_ISA
weakly_reference
has_assoc
has_cxx_dtor
has_sidetable_rc
如果有以上五中任意一种,将会调用 object_dispose
()方法,做下一步的处理。
如果没有之前五种情况的任意一种,则可以执行释放操作,C
函数的 free
()。
执行完毕。
2.object_dispose
()调用流程。
(1).直接调用 objc_destructInstance
()。
(2).之后调用 C
函数的 free
()。
3.objc_destructInstance
()调用流程
(1).先判断 hasCxxDtor
,如果有 C++
的相关内容,要调用 object_cxxDestruct
(),销毁 C++
相关的内容。
(2).再判断 hasAssocitatedObjects
,如果有的话,要调用 object_remove_associations
(),销毁关联对象的一系列操作。
(3).然后调用 clearDeallocating
()。
(4).执行完毕。
4.clearDeallocating
()调用流程。
(1).先执行 sideTable_clearDellocating
()。
(2).再执行 weak_clear_no_lock
,在这一步骤中,会将指向该对象的弱引用指针置为 nil
。
(3).接下来执行 table.refcnts.eraser
(),从引用计数表中擦除该对象的引用计数。
(4).至此为止,Dealloc
的执行流程结束。
九、内存中的5大区分别是什么?
首先作为一个开发者,有一个学习的氛围跟一个交流圈子特别重要,这是一个我的iOS开发公众号:编程大鑫,不管你是小白还是大牛都欢迎入驻 ,让我们一起进步,共同发展!
栈区(stack
):由编译器自动分配释放,存放函数的参数值,局部变量的值等。其操作方式类似于数据结构中的栈。
堆区(heap
):一般由程序员分配释放,若程序员不释放,程序结束时可能由 OS
回收。注意它与数据结构中的堆是两回事,分配方式倒是类似于链表。
全局区(静态区)(static
):全局变量和静态变量的存储是放在一块的,初始化的全局变量和静态变量在一块区域,未初始化的全局变量和未初始化的静态变量在相邻的另一块区域。 -程序结束后由系统释放。
文字常量区:常量字符串就是放在这里的。程序结束后由系统释放。
程序代码区:存放函数体的二进制代码。
十、内存管理默认的关键字是什么?
MRC
ARC
如果改为基本数据类型,那就是assign
。
十一、内存管理方案
taggedPointer
:存储小对象如 NSNumber
。深入理解 Tagged Pointer
NONPOINTER_ISA
(非指针型的 isa
):在 64位架构下,isa
指针是占 64比特位的,实际上只有 30多位就
已经够用了,为了提高利用率,剩余的比特位存储了内存管理的相关数据内容。
散列表:复杂的数据结构,包括了引用计数表和弱引用表,通过 SideTables
()结构来实现的,SideTables
()结构下,有很多 SideTable
的数据结构。而 sideTable
当中包含了自旋锁,引用计数表,弱引用表。SideTables
()实际上是一个哈希表,通过对象的地址来计算该对象的引用计数在哪个 sideTable
中。
自旋锁:
自旋锁是“忙等”的锁。 适用于轻量访问。 引用计数表和弱引用表实际是一个哈希表,来提高查找效率。
十二、内存布局
栈(stack
):方法调用,局部变量等,是连续的,高地址往低地址扩展
堆(heap
):通过 alloc
等分配的对象,是离散的,低地址往高地址扩展,需要我们手动控制
未初始化数据(bss
):未初始化的全局变量等
已初始化数据(data
):已初始化的全局变量等
代码段(text
):程序代码
64bit和32bit下long和char所占字节是不同的
char
:1字节(ASCII2
=256个字符)
char*
(即指针变量):4个字节(32位的寻址空间是2,即32个bit,也就是4个字节。同理64位编译器为8个字节)
shortint
:2个字节范围-2~>2即-32768~>32767
int
:4个字节范围-2147483648~>2147483647
unsignedint
:4个字节
long
:4个字节范围和int一样64位下8个字节,范围-9223372036854775808~9223372036854775807
longlong
:8个字节范围-9223372036854775808~9223372036854775807
unsignedlonglong
:8个字节最大值:1844674407370955161
float
:4个字节
double
:8个字节
static、const和sizeof关键字
static
关键字
答:Static
的用途主要有两个,一是用于修饰存储类型使之成为静态存储类型,二是用于修饰链接属性使
之成为内部链接属性。
(1)、静态存储类型:
在函数内定义的静态局部变量,该变量存在内存的静态区,所以即使该函数运行结束,静态变量的值不会 被销毁,函数下次运行时能仍用到这个值。
在函数外定义的静态变量——静态全局变量,该变量的作用域只能在定义该变量的文件中,不能被其他文
件通过 extern
引用。
(2)、内部链接属性
静态函数只能在声明它的源文件中使用。
const
关键字
1、声明常变量,使得指定的变量不能被修改。
2、修饰函数形参,使得形参在函数内不能被修改,表示输入参数。 如
3、修饰函数返回值,使得函数的返回值不能被修改。
sizeof
关键字
sizeof
是在编译阶段处理,且不能被编译为机器码。sizeof
的结果等于对象或类型所占的内存字节数。sizeof
的返回值类型为size_t
。
变量:inta
;sizeof(a)
为4;
指针:int*p
;sizeof(p)
为4;
数组:intb[10]
;sizeof(b)
为数组的大小,4*10;intc[0]
;sizeof(c)
等于0
结构体:struct(inta;charch;)s1;sizeof(s1)
为8与结构体字节对齐有关。
对结构体求sizeof时,有两个原则:
注意:不能对结构体中的位域成员使用sizeof
sizeof(void)
等于1
sizeof(void*)
等于4
十三、讲一下 iOS内存管理的理解
实际上是三种方案的结合
1.TaggedPointer
(针对类似于NSNumber
的小对象类型)
2.NONPOINTER_ISA
(64位系统下)
*第一位的 0或 1代表是纯地址型 isa
指针,还是 NONPOINTER_ISA
指针。
*第二位,代表是否有关联对象
*第三位代表是否有 C++
代码。
*接下来 33位代表指向的内存地址
*接下来有弱引用的标记
*接下来有是否 delloc
的标记....等等
3.散列表(引用计数表、weak
表)
*SideTables
表在非嵌入式的 64位系统中,有 64张 SideTable
表
*每一张 SideTable
主要是由三部分组成。自旋锁、引用计数表、弱引用表。
*全局的引用计数之所以不存在同一张表中,是为了避免资源竞争,解决效率的问题。
*引用计数表中引入了分离锁的概念,将一张表分拆成多个部分,对他们分别加锁,可以实现并发操 作,提升执行效率
十四、讲一下 @dynamic关键字?
@dynamic
意味着编译器不会帮助我们自动合成setter
和getter
方法。我们需要手动实现、这里就涉及到Runtime
的动态添加方法的知识点。
十五、简要说一下 @autoreleasePool的数据结构?
简单说是双向链表,每张链表头尾相接,有 parent
、child
指针
每创建一个池子,会在首部创建一个哨兵对象,作为标记
最外层池子的顶端会有一个 next指针。当链表容量满了,就会在链表的顶端,并指向下一张表。
十六、访问 __weak修饰的变量,是否已经被注册在了 @autoreleasePool中?为什么?
答案是肯定的,__weak
修饰的变量属于弱引用,如果没有被注册到@autoreleasePool
中,创建之后也就
会随之销毁,为了延长它的生命周期,必须注册到@autoreleasePool
中,以延缓释放。
十七、retain、release的实现机制?
1.Retain
的实现机制。
2.Release
的实现机制。
二者的实现机制类似,概括讲就是通过第一层hash算法,找到指针变量所对应的sideTable
。然后再通过一层hash
算法,找到存储引用计数的size_t
,然后对其进行增减操作。retainCount
不是固定的1,SIZE_TABLE_RC_ONE
是一个宏定义,实际上是一个值为4的偏移量。
十八、MRC(手动引用计数)和ARC(自动引用计数)
1、MRC
:alloc
,retain
,release
,retainCount
,autorelease
,dealloc
2、ARC
:
*ARC
是 LLVM
和 Runtime
协作的结果
*ARC
禁止手动调用 retain
,release
,retainCount
,autorelease
关键字
*ARC
新增 weak
,strong
关键字
3、引用计数管理:
alloc
:经过一系列函数调用,最终调用了 calloc
函数,这里并没有设置引用计数为 1
retain
:经过两次哈希查找,找到其对应引用计数值,然后将引用计数加 1(实际是加偏移量)
release
:和 retain
相反,经过两次哈希查找,找到其对应引用计数值,然后将引用计数减 1
4、弱引用管理:
*添加 weak
变量:
通过哈希算法位置查找添加。如果查找对应位置中已经有了当前对象所对应的弱引用数组,就把新的弱引用变量添加到数组当中;如果没有,就创建一个弱引用数组,并将该弱引用变量添加到该数组中。
*当一个被 weak修饰的对象被释放后,weak对象怎么处理的?
清除 weak
变量,同时设置指向为 nil
。当对象被 dealloc
释放后,在 dealloc
的内部实现中,会调用弱引用清除的相关函数,会根据当前对象指针查找弱引用表,找到当前对象所对应的弱引用数组,将数组中的所有弱引用指针都置为 nil
。
5、自动释放池:
在当次 runloop
将要结束的时候调用 objc_autoreleasePoolPop
,并 push
进来一个新的 AutoreleasePool
AutoreleasePoolPage
是以栈为结点通过双向链表的形式组合而成,是和线程一一对应的。
内部属性有 parent
,child
对应前后两个结点,thread
对应线程,next
指针指向栈中下一个可填充的位置。
*AutoreleasePool
实现原理?
编译器会将@autoreleasepool
{}改写为:
*objc_autoreleasePoolPush
:
把当前next
位置置为nil
,即哨兵对象,然后next
指针指向下一个可入栈位置,AutoreleasePool
的多层嵌套,即每次objc_autoreleasePoolPush
,实际上是不断地向栈中插入哨兵对象。
*objc_autoreleasePoolPop
:
根据传入的哨兵对象找到对应位置。给上次push
操作之后添加的对象依次发送release
消息。
回退next
指针到正确的位置。
十九、BAD_ACCESS在什么情况下出现?
访问了已经被销毁的内存空间,就会报出这个错误。 根本原因是有悬垂指针没有被释放。
二十、autoReleasePool什么时候释放?
App
启动后,苹果在主线程RunLoop
里注册了两个Observer
,其回调都是_wrapRunLoopWithAutoreleasePoolHandler
()。
第一个Observer
监视的事件是 Entry
(即将进入Loop
),其回调内会调用_objc_autoreleasePoolPush
()创建自动释放池。其order
是-2147483647,优先级最高,保证创建释放池发生在其他所有回调之前。
第二个Observer
监视了两个事件:BeforeWaiting
(准备进入休眠)时调用_objc_autoreleasePoolPop
()和_objc_autoreleasePoolPush
()释放旧的池并创建新池;Exit
(即将退出Loop
)时调_objc_autoreleasePoolPop
()来释放自动释放池。这个Observer
的order
是2147483647,优先级最低,保证其释放池子发生在其他所有回调之后。
二十一、ARC自动内存管理的原则
*自己生成的对象,自己持有
*非自己生成的对象,自己可以持有
*自己持有的对象不再需要时,需要对其进行释放
*非自己持有的对象无法释放
二十二、ARC在运行时做了哪些工作?
*主要是指 weak
关键字。weak
修饰的变量能够在引用计数为 0时被自动设置成nil
,显然是有运行时逻辑在工作的。
*为了保证向后兼容性,ARC
在运行时检测到类函数中的 autorelease
后紧跟其后 retain
,此时不直接调用对象的 autorelease
方法,而是改为调用 objc_autoreleaseReturnValue
。objc_autoreleaseReturnValue
会检视当前方法返回之后即将要执行的那段代码,若那段代码要在返回对象上执行 retain
操作,则设置全局数据结构中的一个标志位,而不执行 autorelease
操作,与之相似,如果方法返回了一个自动释放的对象,而调用方法的代码要保留此对象,那么此时不直接执行 retain
,而是改为执行 objc_retainAoutoreleasedReturnValue
函数。此函数要检测刚才提到的标志位,若已经置位,则不执行 retain
操作,设置并检测标志位,要比调用autorelease
和 retain
更快。
二十三、ARC在编译时做了哪些工作
根据代码执行的上下文语境,在适当的位置插入retain
,release
二十四、ARC的 retainCount怎么存储的?
存在64张哈希表中,根据哈希算法去查找所在的位置,无需遍历,十分快捷
散列表(引用计数表、weak
表)
-SideTables
表在非嵌入式的64位系统中,有64张SideTable
表
-每一张SideTable
主要是由三部分组成。自旋锁、引用计数表、弱引用表。
-全局的引用计数之所以不存在同一张表中,是为了避免资源竞争,解决效率的问题。
-引用计数表中引入了分离锁的概念,将一张表分拆成多个部分,对他们分别加锁,可以实现并发操作, 提升执行效率
引用计数表(哈希表)
通过指针的地址,查找到引用计数的地址,大大提升查找效率
通过 DisguisedPtr
(objc_object
)函数存储,同时也通过这个函数查找,这样就避免了循环遍历。
二十五、__weak属性修饰的变量,如何实现在变量没有强引用后自动置为 nil?
用的弱引用 - weak
表。也是一张哈希表。
被 weak
修饰的指针变量所指向的地址是 key
,所有指向这块内存地址的指针会被添加在一个数组里,
这个数组是 Value
。当内存地址销毁,数组里的所有对象被置为 nil
。
二十六、__weak和 _Unsafe_Unretain的区别?
weak
修饰的指针变量,在指向的内存地址销毁后,会在 Runtime
的机制下,自动置为 nil
。_Unsafe_Unretain
不会置为 nil
,容易出现悬垂指针,发生崩溃。但是 _Unsafe_Unretain
比__weak
效率高。
作者:猿大鑫
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