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【iOS底层探索- Block原理分析-循环引用】

神奇阿道和小司 2024-07-19 06:01:05
简介【iOS底层探索- Block原理分析-循环引用】

文章目录

前言

本来打算这周看看源码的，因为某些原因进度耽误了，另外强调了 GCD多线程，Runtime RunLoop，BLock都是面试必问必考的点，想起之前看的比较简略，就借着Block的循环引用顺带复习一下Block的整个流程。

在学习之前 对于ARC以及涉及到的属性关键字都要有了解还是要有了解的基础，尤其是weak。

准备工作

weak的实现原理
iOS ARC实现
iOS Block基础再探究

1. Block的分类

简单复习
block的分类主要分为以下三种

  • __NSGlobalBlock__ 全局block
  • __NSStackBlock__ 栈区block
  • __NSMallocBlock__ 堆区block

他们的分类原因和block的定义有关系 block是一个带有自动变量值的匿名函数。

  • 什么是带有自动变量？
  • 带有自动变量值”在Block中表现为“截取自动变量值

例如如下blk即截取了外部变量。

- (void)mallocBlock {
    NSString* str = @"mallocBlk";
    void (^glbBlk)(void) = ^{
        NSLog(@"%@", str);
    };
    NSLog(@"%@", glbBlk);
}

Block分类简单总结如下

  • A、没有引用外部变量 — block存放在全局区
  • B、引用了外部变量----显式声明为weak类型的block则存放在栈区，反之则是存在在堆区的，也就是说block是strong类型的。

2. Block的内存分析

捕获外部变量引用计数的变化

ARC环境，案例中定义了两个block，跟踪objc的引用计数变化。

#pragma mark- Blk内存分析
- (void)blkMemory {
    NSObject *objc = [NSObject new];
       NSLog(@"%ld",CFGetRetainCount((__bridge CFTypeRef)(objc))); // 1

       void(^strongBlock)(void) = ^{
           NSLog(@"---%ld",CFGetRetainCount((__bridge CFTypeRef)(objc)));
       };
       strongBlock();

       void(^__weak weakBlock)(void) = ^{
           NSLog(@"---%ld",CFGetRetainCount((__bridge CFTypeRef)(objc)));
       };
       weakBlock();
       
       void(^mallocBlock)(void) = [weakBlock copy];
       mallocBlock();
}

运行结果如下：
请添加图片描述

  • 第一个打印为1就是简单创建引用计数+1
  • 第二个为3：strongBlock是一个堆区的block，这里捕获了objc这个外部变量会进行加一，这里会把栈区的objc拷贝到堆区又进行了加一，所以打印结果为 3。
  • 打印 4是因为这里weakBlock是栈block，没有进行拷贝只是捕获+1，所以为4。
  • 最后打印5是因为[weakBlock copy]进行了拷贝操作，再赋值给mallocBlock也是+1操作，所以打印结果为 5。

如何区分堆栈Blk 这个需要了解blk的实现过程，在之前已作学习。

堆栈释放的差异

  • 差异1
#pragma mark -堆栈释放差异
- (void)blockDemo1 {
    int a = 777;
    void(^__weak weakBlock)(void) = nil;
    {
        void(^__weak strongBlock)(void) = ^{
            NSLog(@"%d", a);
        };
        weakBlock = strongBlock;
        NSLog(@"1 - %@ - %@", weakBlock,strongBlock);
    }
    weakBlock();
}

请添加图片描述
该段代码的运行并无任何问题：

  • 声明了一个weakBlock，该block为NSStackBlock；
  • 在代码块中，定义了strongBlock，其也为NSStackBlock；
  • 对weakBlock进行了赋值，此时两个block均指向同一个NSStackBlock；
  • 因为这两个栈block的生命周期到blockDemo方法运行结束，并不会被提前释放；(特地查了它的生命周期当创建 NSStackBlock 的函数返回时，栈上分配的内存将被释放，NSStackBlock 对象也将被销毁。）
  • 所以调用weakBlock()可以正常运行，并能够输出a的值。
  • 差异2

对上面的案例strongBlock修改成了NSMallocBlock，取消了__weak修饰符。

- (void)blockDemo2 {
    int a = 0;
    void(^__weak weakBlock)(void) = nil;
    {
        void(^strongBlock)(void) = ^{
            NSLog(@"---%d", a);
        };
        weakBlock = strongBlock;
        NSLog(@"1 - %@ - %@", weakBlock,strongBlock);
    }
    weakBlock();
}

请添加图片描述

案例崩溃 ，lldb调试发现在代码块{}结束之前 调用p weakBlock都是有地址的，但是出了代码块{}发现就没有了。
请添加图片描述

结合lldb调试结果分析：

  • strongBlock为NSMallocBlock，其生命周期范围在代码块{}内，也就是出了代码块其就会被释放；
  • 在代码块中对weakBlock进行了赋值，指针拷贝，指向了对应的NSMallocBlock，但是并没有强引用指向这个block（__weak修饰符不会带有强引用，创建暨被释放）；
    • 这里的指针拷贝可以从下图看到，二者指向相同的一片内存地址，
      请添加图片描述
  • 代码块执行完毕后，该NSMallocBlock就会被释放，此时weakBlock指向的对象已经被释放，形成野指针，所以无法正常执行。

最后把两个block的__weak都去掉，则能够正常运行并打印结果

- (void)blockDemo3 {
    int a = 0;
    void(^weakBlock)(void) = nil;
    {
        void(^strongBlock)(void) = ^{
            NSLog(@"---%d", a);
        };
        weakBlock = strongBlock;
        NSLog(@"1 - %@ - %@", weakBlock, strongBlock);
    }
    weakBlock();
}

正确结果

上面的例子崩溃了，是因为堆区的 block出了作用域，被释放了。

此时的赋值，weakBlock对堆中的block进行了强引用，代码块运行结束后不会释放掉，也就不存在野指针的问题了。

总结

  • block分为全局 block、堆 block、栈 block
  • block可以捕获外部变量
  • 堆区的 block捕获外部变量会拷贝到堆区引计数+1
  • block 在使用的时候，堆block注意作用域的问题，弱引用指针赋值，出了作用域就释放了，可以通过强引用解决

3. Block的循环引用

3.1 什么是循环引用？

  • 正常情况对于对象的持有和释放是如下逻辑
    请添加图片描述
  • 循环引用就是对面持有导致对象不能及时的正常释放，容易造成内存泄漏。
    在这里插入图片描述

案例引入

如下代码可能造成循环引用

#import "ViewController.h"
typedef void (^TBlock)(void);
@interface ViewController ()
@property (nonatomic, strong) TBlock block;
@property (nonatomic, strong) NSString *name;
@end

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    // Do any additional setup after loading the view.
    
    // 循环引用
    self.name = @"ViewController";
    self.block = ^() {
        NSLog(@"%@", self.name);
    };
    self.block();
}

self持有了block，block持有了self，导致循环引用。 编译器也会提示：Capturing 'self' strongly in this block is likely to lead to a retain cycle
请添加图片描述

  • 如果我们取消某一方的持有即可取消循环引用，恢复到正常的逻辑里面去。
 // 不会引起循环引用
    void(^blk1)(void);
    blk1 = ^() {
        NSLog(@"%@", self.name);
    };
    blk1();

这个案例就没有出现循环引用是因为当前self，也就是ViewController并没有对block进行强持有，block的生命周期只在viewDidLoad方法内，viewDidLoad方法执行完，block就会释放。

循环引用解决方法

在开始也提到过weak是基础，weak也是最为熟知的解决循环引用的方法，__weak不会进行引用计数的操作

  • weak的使用
    __weak typeof(self) weakSelf = self;

typeof(self)：typeof 是一个运算符，用于获取表达式的类型。在这种情况下，表达式是 self，它代表当前对象的引用

避免循环引用方法：

 __weak typeof(self) weakSelf = self;
    self.block = ^(){
        NSLog(@"%@", weakSelf.name);
    } ;
    self.block();

此时self持有block，block弱引用self，弱引用会自动变为nil，强持有中断，所以不会引起循环引用。

  • 反面案例

之前在学习GCD的时候学到过将其他线程的麻烦的方法执行完之后再次回到主线程，但是万一在其他线程执行的过程里面ViewController被销毁的话是什么情况，由于ARC不能显式调用dealloc 我们模拟一下延时。

 。。。。。。。
	__weak typeof(self) weakSelf = self;
    self.block = ^(){
    // 延迟2秒钟
        dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)( 2 * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{
            NSLog(@"%@", weakSelf.name);
        });
    };
    self.block();
    [self fakeDealloc];
}
- (void)fakeDealloc {
    NSLog(@"调用了dealloc 模拟ViewController模拟销毁");
    // 模拟viewController被销毁
    self.name = nil;
}

dealloc方法调用了，VC 已经销毁了，block 也就释放了，内部的延时函数里面的打印还来不及打印，所以 name为 null.
请添加图片描述
虽然没有引起循环引用，但是block中延迟2秒钟执行任务，如果此时ViewController被销毁，此时block已经无法获取ViewController的属性name，很不合理。

1. 强弱共舞

为了解决上面的问题 由此引出了强弱共舞请添加图片描述
则一切就会正常打印。

原理：因为__weak会自动置为nil，所以这里使用__strong(strong-weak-dance)暂时延长 self的生命周期，使得可以正常打印。

为什么强弱共舞能够避免循环引用，不是也调用了self？ 因为这里strongSelf是一个临时的变量，出了作用域也跟着释放了，所以不会出现循环引用?

简单分析：

  • 在完成block中的操作之后，才调用了dealloc方法。添加strongWeak之后，持有关系为：self -> block -> strongWeak -> weakSelf -> self。
  • weakSelf被强引用了就不会自动释放，因为strongWeak只是一个临时变量，它的声明周期只在block内部，block执行完毕后，strongWeak就会释放，而弱引用weakSelf也会自动释放

2. 手动中断循环引用

    self.name = @"ViewController";
    __block ViewController * VC = self;
    self.block = ^(){
        __strong __typeof(weakSelf)strongWeak = weakSelf;
        dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(2 * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{
            NSLog(@"%@", ctrl.name);
            VC = nil;
        });
    };
    self.block();

这里使用一个临时的VC变量之后，持有关系为： self --> block --> VC–> self，VC在block使用完成后就被置为nil，block不构成对self的持有关系了，因此这里就不构成循环引用问题。

用__block是因为需要对外部变量，进行赋值操作

3. 参数形式解决循环引用（block传参）

- (void)parameterMethod {
    self.name = @"ViewController";
    // blk传参解决循环引用
    // 循环引用
    self.block = ^(ViewController * ctrl){
        dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(2 * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{
            NSLog(@"%@", ctrl.name);
        });
    };
    self.block(self);

将self作为参数参入block中，进行指针拷贝，并没有对self进行持有。请添加图片描述

Block循环引用案例

  • 静态变量持有
    // staticSelf_定义：
    static ViewController *staticSelf_;

    - (void)blockWeak_static {
        __weak typeof(self) weakSelf = self;
        staticSelf_ = weakSelf;
    }

weakSelf虽然是弱引用，但是staticSelf_静态变量，并对weakSelf进行了持有，staticSelf_释放不掉，所以weakSelf也释放不掉！导致循环引用！

  • __strong持有问题
- (void)block_weak_strong {

    __weak typeof(self) weakSelf = self;

    self.doWork = ^{
        __strong typeof(self) strongSelf = weakSelf;
        NSLog(@"B objc -----retainCount : %lu", CFGetRetainCount(((__bridge CFTypeRef)strongSelf)));

        weakSelf.doStudent = ^{
            NSLog(@"%@", strongSelf);
            NSLog(@"B objc -----retainCount : %lu", CFGetRetainCount(((__bridge CFTypeRef)strongSelf)));
        };

       weakSelf.doStudent();
    };

   self.doWork();
}
  • 在doWork内部，__strong typeof(self) strongSelf = weakSelf;
  • 用强引用持有了weakSelf，和前的情况类似，strongSelf的生命周期也就在doWork方法内;
  • 这里需要注意的是，doStudent这个内部block调用了外部变量，所以他会从栈block copy到堆中，从而导致strongSelf的引用计数增加，无法释放掉，进而导致循环引用！

总结

通过今天对Block的再学习，也算是复习了block的小知识点，同时学习了几种循环引用出现的场景和如何解决循环引用的方法，记录并复习。

风语者！平时喜欢研究各种技术，目前在从事后端开发工作，热爱生活、热爱工作。

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