《Objective-C高级编程iOS与OS X多线程和内存管理》读书笔记

这两天重读了《Objective-C高级编程 iOS与OS X多线程和内存管理》，此书主要详细讲解了“自动引用计数”“Blocks”“GCD”这三大模块。

文章目录：

1. 自动引用计数
- 1.1 自动引用计数概念
- 1.2 内存管理的思考方式
- 1.3 所有权修饰符
- 1.4 ARC 的规则
1. Blocks
- 2.1 Block 概念
- 2.2 Block 本质
- 2.3 Block 的三种类型
- 2.4 Block 何时会复制到堆
- 2.5 Block 循环引用
1. Grand Central Dispatch
- 3.1 Grand Central Dispatch 概念
- 3.2 多线程编程可能会出现的问题
- 3.3 GCD API

1. 自动引用计数

1.1 自动引用计数概念

在 LLVM 编译器中设置 ARC 为有效状态，就无需再次键入 retain 或者 release 代码，编译器将结合运行时基于引用计数自动进行内存管理。

1.2 内存管理的思考方式

自己生成的对象，自己所持有。
非自己生成的对象，自己也能持有。
自己持有的对象不再需要时释放。
非自己持有的对象无法释放。

1.3 所有权修饰符

__strong
- __strong 修饰符是 id 类型和对象类型默认的所有权修饰符。
- __strong 修饰符表示对对象的“强引用”。持有强引用的变量在超出其作用域时被废弃，随着强引用的失效，引用的对象会随之释放。
__weak
- __weak 修饰符可以避免循环引用，是弱引用，__weak 不持有对象，在超出其变量作用域时，对象即被释放。
- __weak 修饰符还有另一优点，在持有某对象的弱引用时，若该对象被废弃，则此弱引用将自动失效且处于 nil 被赋值的状态。
__unsafe_unretained
- __unsafe_unretained 修饰符类似于 __weak，不会对对象进行retain，但该对象销毁时，会依然指向之前的内存空间（野指针）。
__autoreleasing
- __autoreleasing 修饰符，在当前 autoreleasepool 作用域内有效，出了当前的 autoreleasepool 会被自动释放。

注意点：循环引用容易发生内存泄漏，内存泄漏是指应当废弃的对象在超出其生存周期后继续存在。

1.4 ARC 的规则

不能使用 retain/release/retainCount/autorelease
- 内存管理是编译器的工作，因此没必要使用内存管理的方法。
不能使用 NSAllocateObject/NSDeallocateObject
- 同 retain 等方法一样，如果使用会引起编译错误。
须遵守内存管理的方法命名规则
不要显示调用 dealloc
- ARC 会自动对此进行处理，因此不必书写 [super dealloc]。
使用 @autoreleasepool 块替代 NSAutoreleasePool
不能使用区域（NSZone）
对象型变量不能作为 C 语言结构体（struct/union）的成员
显示转换 “id” 和 “void *”

2. Blocks

2.1 Block 概念

带有自动变量值的匿名函数。

2.2 Block 本质

Block 本质是一个 OC 对象，它内部有一个 isa 指针。是封装了函数调用和函数调用环境的 OC 对象。

iOS 类的本质即 class_t 结构体：

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struct class_t {
   struct class_t *isa;
   struct class_t *superclass;
   Cache cache;
   IMP *vtable;
   uintptr_t data_NEVER_USE;
}

该实例名称持有声明的成员变量、方法的名称、方法的实现（即函数指针）、属性以及父类的指针。

2.3 Block 的三种类型

类	设置对象的存储域	备注
`_NSConcreteStackBlock`	栈	捕获局部变量
`_NSConcreteGlobalBlock`	程序的数据区域（.data 区）	不捕获自动变量
`_NSConcreteMallocBlock`	堆	捕获成员变量

2.4 Block 何时会复制到堆

调用 Block 的 copy 实例方法时
Block 作为函数返回值返回时
将 Block 赋值给附有 __strong 修饰符 id 类型的类或 Block 类型成员变量时
在方法名中含有 usingBlock 的 Cocoa 框架方法或 GCD 的 API 中传递 Block 时。

2.5 Block 循环引用

原因：Block中附有__strong修饰符的对象类型自动变量在从栈复制到堆上时，该对象会被Block所持有。
解决方案：通过 __weak 或 __unsafe_unretained 修饰符来替代 __strong 类型的被截获的自动变量通过 __block 说明符和设置nil来打破循环

3. Grand Central Dispatch

3.1 Grand Central Dispatch 概念

Grand Central Dispatch （GCD）是异步执行任务的技术之一，一般将应用程序中记述的线程管理用的代码在系统级中实现，开发者只需要定义想执行的任务并追加到适当的 Dispatch Queue 中，GCD 就能生成必要的线程并计划执行任务。

3.2 多线程编程可能会出现的问题

多个线程更新相同的资源会导致数据的不一致（数据竞争）- 解决：使用 Serial Dispatch Queue （串行队列）
停止等待事件的线程会导致多个线程相互持续等待（死锁）
使用太多线程会消耗大量内存

Dispatch Queue 按照追加的顺序（先进先出 FIFO）执行处理，另在执行处理时存在两种 Dispatch Queue ：一种是等待现在执行中处理的 Serial Dispatch Queue，另一种是不等待现在执行中处理的 Concurrent Dispatch Queue。

3.3 GCD API

可使用 dispatch_set_target_queue API 设置 Dispatch Queue 的优先级，同时也可以使多个本应并行执行的多个 Serial Dispatch Queue，在目标 Serial Dispatch Queue 上串行执行。
dispatch_after 函数并不准时，因为 Main Dispatch Queue 在主线程的 Runloop 中执行，所以在比如每隔 1/60 秒自行的 Runloop 中，Block 最快3秒后自行，最慢在3秒 + 1/60 秒后执行，并且在 Main Dispatch Queue 有大量处理追加或主线程的处理本身有延迟时，这个时间会更长。
Dispatch Group 在追加到 Dispatch Queue 中的多个处理全部结束后想执行结束处理可使用 Dispatch Group 实现。
dispatch_sync 如同简易版的 dispatch_group_wait 函数，会在指定队列中同步执行任务，在任务执行结束之前不会返回。如果在主线程同步执行 Block 就会出现死锁。
dispatch_apply 函数可进行快速遍历。由于 dispatch_apply 函数与 dispatch_sync 函数相同，会等待处理执行结束，因此推荐在 dispatch_async 函数中非同步地执行 dispatch_apply 函数。
dispatch_suspend 函数可暂时挂起指定的 Dispatch Queue。
dispatch_resume 函数可恢复指定的 Dispatch Queue。
dispatch_semaphore 函数可对操作进行更细粒度的排他控制。
dispatch_semaphore_wait(semaphore, DISPATCH_TIME_FOREVER)，dispatch_semaphore_wait 函数等待 Dispatch Semaphore 的计数值达到大于或等于1。该处理结束是使用 dispatch_semaphore_signal 函数将 Dispatch Semaphore 的计数值加1.
dispatch_once 函数是保证再应用程序执行中只执行一次指定处理的 API。
dispatch_IO 函数可多线程并发处理大文件，以提高文件读取速度。

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