iOS之深入解析内存管理NSTimer的强引用问题

发布时间：2023-04-06 11:31:51 所属栏目：教程来源：

导读：强引用问题分析现在有两个控制器A、B，从Apush到B控制器，在B控制器中有如下代码： self.timer=[NSTimertimerWithTimeInterval:1target:selfselector:@selector(popHome)userInfo:nilrepeats:YES]; [[NSRunLoopcurre

强引用问题分析现在有两个控制器A、B，从Apush到B控制器，在B控制器中有如下代码： self.timer=[NSTimertimerWithTimeInterval:1target:selfselector:@selector(popHome)userInfo:nilrepeats:YES]; [[NSRunLoopcurrentRunLoop]addTimer:self.timerforMod

一、强引用问题分析
现在有两个控制器 A、B，从 A push 到 B 控制器，在 B 控制器中有如下代码：
   self.timer = [NSTimer timerWithTimeInterval:1 target:self selector:@selector(popHome) userInfo:nil repeats:YES];
   [[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:self.timer forMode:NSRunLoopCommonModes];
当从控制器 B pop 回到控制器 A 时，我们发现定时器没有停止，其 popHome 方法仍然在执行，这是为什么呢？
在控制器 B 的 dealloc 方法打上断点，可以看到程序并没有执行。因此可以得出，控制器 B 没有被释放，即控制器 B 没有执行 dealloc 方法，从而导致 timer 也无法停止运行和释放。
重写 didMovetoParentViewController 方法，可以看到：当控制器 B 退出到上层控制器的时候消除了引用，dealloc 方法被调用，timer 被销毁：
   - (void)didMovetoParentViewController:(UIViewController *)parent {
   if (parent == nil) {
   [self.timer invalidate];
   self.timer = nil;
   NSLog(@"timer 被释放");
   }
   }
定义 timer 时，可以采用闭包的形式，不需要指定 target，就不会产生 timer 无法被释放的问题：
   - (void)blockTimer {
   self.timer = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:1 repeats:YES block:^(NSTimer * _Nonnull timer) {
   NSLog(@"timer fire - %@", timer);
   }];
   }
经过上面的两种方式，都可以正常处理 timer 释放的问题，那么这又是为什么呢？
通过查看官方文档对 timerWithTimeInterval:target:selector:userInfo:repeats: 方法中对 target 的描述：
   The object to which to send the message specified by aSelector when the timer fires. The timer maintains a strong reference to this object until it (the timer) is invalidated.
   timer强引用了target，直接对target所指向的内存地址强引用
从文档中描述可以看出，timer 对传入的 target 具有强持有，即 timer 持有 self，又由于 timer 是定义在控制器 B 中，所以 self 也持有 timer，因此 self -> timer -> self 构成了循环引用。
我们知道：循环引用可以通过 __weak 即弱引用来解决，那么我们代码修改如下：
   __weak typeof(self) weakSelf = self;
   self.timer = [NSTimer timerWithTimeInterval:1 target:weakSelf selector:@selector(popHome) userInfo:nil repeats:YES];
   [[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:self.timer forMode:NSRunLoopCommonModes];
再次运行程序，进行 push-pop 跳转，却发现问题还是存在，即定时器方法仍然在执行，并没有执行 B 的 dealloc 方法，这是为什么呢？
使用 __weak 虽然打破了 self -> timer -> self 之前的循环引用，即引用链变成了 self -> timer -> weakSelf -> self，但是我们遗漏了一个点，Runloop 对 timer 也强持有，因为 Runloop 的生命周期比控制器 B 更长，所以导致了 timer 无法被释放，同时也导致了控制器 B 的 self 也无法被释放。
没有添加 weakSelf 之前的引用链如下：
在这里插入图片描述

添加 weakSelf 之后的引用链变成了如下所示：
在这里插入图片描述

二、weakSelf 与 self
对于 weakSelf 和 self，我们关心的是：
weakSelf 会对引用计数进行 +1 操作吗？
weakSelf 和 self 的指针地址相同吗，是指向同一片内存吗？
在添加 weakSelf 前后打印 self 的引用计数：
   NSLog(@"%ld",CfgetRetainCount((__bridge CFTypeRef)self));
   __weak typeof(self) weakSelf = self;
   NSLog(@"%ld",CfgetRetainCount((__bridge CFTypeRef)self));
运行程序，可以看到前后 self 的引用计数都是 8，因此可以判定 weakSelf 没有对内存进行 +1 操作。
继续打印 weakSelf 和 self 对象，以及指针地址：
   po weakSelf
   <ViewController: 0x7fea4f024200>
   po self
   <ViewController: 0x7fea4f024200>

   p &self
   (ViewController **) $4 = 0x00000001085a5fc8
   p &weakSelf
   (ViewController *const *) $5 = 0x00007ffeeb06b648
可以看出，当前 self 取地址和 weakSelf 取地址的值是不一样的，意味着有两个指针地址，指向的是同一片内存空间，即 weakSelf 和 self 的内存地址是不一样，都指向同一片内存空间的。
此时 timer 捕获的是 <ViewController: 0x7fea4f024200>，是一个对象，所以无法通过 weakSelf 来解决强持有，即引用链关系为：NSRunLoop -> timer -> weakSelf（<ViewController: 0x7fea4f024200>），所以 RunLoop 对整个对象的空间强持有，runloop 没停，timer 和 weakSelf 就无法被释放。
block 的循环引用，与 timer 的是有区别的，通过 block 底层原理的方法 __Block_object_assign 可知，block 捕获的是对象的指针地址，即 weakself 是临时变量的指针地址，与 self 无关，因为 weakSelf 是新的地址空间，所以此时的 weakSelf 相当于中间值，其引用关系链为 self -> block -> weakSelf（临时变量的指针地址），可以通过地址拿到指针。
block 和 timer 循环引用的模型如下：
timer 模型：self -> timer -> weakSelf -> self，当前的 timer 捕获的是控制器 B 的内存，即 vc 对象的内存，即 weakSelf 表示的是 vc 对象；
Block 模型：self -> block -> weakSelf -> self，当前的 block 捕获的是指针地址，即 weakSelf 表示的是指向 self 的临时变量的指针地址。
三、强引用的解决方案
① 当 controller 界面 pop 到上层界面的消除引用
根据上文中的分析中，由于 Runloop 对 timer 的强持有，导致 Runloop 间接的强持有了self（因为 timer 中捕获的是 vc 对象），所以导致 dealloc 方法无法执行，需要查看在 pop 时，是否还有其他方法可以销毁 timer，这个方法就是 didMovetoParentViewController。
didMovetoParentViewController 方法，是用于当一个视图控制器中添加或者移除 viewController 后，必须调用的方法，目的是为了告诉系统，已经完成添加/删除子控制器的操作。
   - (void)didMovetoParentViewController:(UIViewController *)parent {
   if (parent == nil) {
   [self.timer invalidate];
   self.timer = nil;
   NSLog(@"timer 被释放");
   }
   }
② 中介者模式，不直接使用 self
在 timer 模式中，主要是 popHome 能执行，并不用管 timer 捕获的 target 是谁，由于这里不能使用self（因为会有强持有问题），所以可以将 target 换成其他对象，例如将 target 换成 NSObject 对象，将 popHome 交给 target 执行：
   // 定义其他对象
   @property (nonatomic, strong) id target;

   // 修改target
   self.target = [[NSObject alloc] init];
   class_addMethod([NSObject class], @selector(popHome), (IMP)popHomeObjc, "v@:");
   self.timer = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:1 target:self.target selector:@selector(popHome) userInfo:nil repeats:YES];

   // imp
   void popHomeObjc(id obj){
   NSLog(@"%s -- %@", __func__, obj);
   }
运行程序，发现程序执行 dealloc 之后，timer 还是会继续执行，这是因为虽然解决了中介者的释放，但是没有解决中介者的回收，即 self.target 的回收。
继续通过在 dealloc 方法中，取消定时器来解决，代码如下：
   - (void)dealloc{
   [self.timer invalidate];
   self.timer = nil;
   NSLog(@"%s", __func__);
   }
再次运行程序如下，发现 pop 之后，timer 被释放，从而中介者也会进行回收释放。
③ 自定义封装 timer
自定义 timerWapper：
在初始化方法中，定义一个 timer，其 target 是自己，即 timerWapper 中的 timer，一直监听自己，判断 selector，此时的 selector 已交给了传入的 target（即 vc 对象），此时有一个方法 popHomeWapper，在方法中，判断 target 是否存在；
如果 target 存在，则需要让 vc 知道，即向传入的 target 发送 selector 消息，并将此时的 timer 参数也一并传入，所以 vc 就可以得知 popHome 方法，就这事这种方式定时器方法能够执行的原因；
如果 target 不存在，已经释放了，则释放当前的 timerWrapper，即打破了 RunLoop 对 timeWrapper 的强持有（timeWrapper <-×- RunLoop）；
自定义 ydw_invalidate 方法中释放 timer，这个方法在 vc 的 dealloc 方法中调用，即 vc 释放，从而导致 timerWapper 释放，打破了 vc 对 timeWrapper 的强持有（ vc -×-> timeWrapper）；
   // .h文件
   @interface YDWTimerWapper : NSObject

   - (instancetype)ydw_initWithTimeInterval:(NSTimeInterval)ti target:(id)aTarget selector:(SEL)aSelector userInfo:(nullable id)userInfo repeats:(BOOL)yesOrNo;
   - (void)ydw_invalidate;

   @end

   // .m文件
   #import "YDWTimerWapper.h"
   #import <objc/message.h>

   @interface YDWTimerWapper ()

   @property(nonatomic, weak) id target;
   @property(nonatomic, assign) SEL aSelector;
   @property(nonatomic, strong) NSTimer *timer;

   @end

   @implementation YDWTimerWapper

   - (instancetype)ydw_initWithTimeInterval:(NSTimeInterval)ti target:(id)aTarget selector:(SEL)aSelector userInfo:(nullable id)userInfo repeats:(BOOL)yesOrNo {
   if (self == [super init]) {
   // 传入vc
   self.target = aTarget;
   // 传入的定时器方法
   self.aSelector = aSelector;

   if ([self.target respondsToSelector:self.aSelector]) {
   Method method = class_getInstanceMethod([self.target class], aSelector);
   const char *type = method_getTypeEncoding(method);
   // 给timerWapper添加方法
   class_addMethod([self class], aSelector, (IMP)fireHomeWapper, type);

   // 启动一个timer，target是self，即监听自己
   self.timer = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:ti target:self selector:aSelector userInfo:userInfo repeats:yesOrNo];
   }
   }
   return self;
   }

   // 一直执行 runloop
   void fireHomeWapper(YDWTimerWapper *wapper){
   // 判断target是否存在
   if (wapper.target) {
   // 如果存在则需要让vc知道，即向传入的target发送selector消息，并将此时的timer参数也一并传入，所以vc就可以得知`fireHome`方法，就这事这种方式定时器方法能够执行的原因
   // objc_msgSend发送消息，执行定时器方法
   void (*lg_msgSend)(void *,SEL, id) = (void *)objc_msgSend;
   lg_msgSend((__bridge void *)(wapper.target), wapper.aSelector,wapper.timer);
   } else {
   // 如果target不存在，已经释放了，则释放当前的timerWrapper
   [wapper.timer invalidate];
   wapper.timer = nil;
   }
   }

   // 在vc的dealloc方法中调用，通过vc释放，从而让timer释放
   - (void)ydw_invalidate {
   [self.timer invalidate];
   self.timer = nil;
   }

   - (void)dealloc {
   NSLog(@"%s",__func__);
   }

   @end
timerWapper 的使用：
   // 定义
   self.timerWapper = [[YDWTimerWapper alloc] cjl_initWithTimeInterval:1 target:self selector:@selector(popHome) userInfo:nil repeats:YES];

   // 释放
   - (void)dealloc {
   [self.timerWapper ydw_invalidate];
   }
④ 利用 nsproxy 虚基类的子类
定义一个继承自 nsproxy 的子类：
   // nsproxy子类
   @interface YDWProxy : nsproxy
   + (instancetype)proxyWithTransformObject:(id)object;
   @end

   @interface YDWProxy()
   @property (nonatomic, weak) id object;
   @end

   @implementation YDWProxy
   + (instancetype)proxyWithTransformObject:(id)object{
   YDWProxy *proxy = [YDWProxy alloc];
   proxy.object = object;
   return proxy;
   }
   - (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector {
   return self.object;
   }
将 timer 中的 target 传入 nsproxy 子类对象，即 timer 持有 nsproxy 子类对象：
   // 解决timer强持有问题
   self.proxy = [YDWProxy proxyWithTransformObject:self];
   self.timer = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:1 target:self.proxy selector:@selector(popHome) userInfo:nil repeats:YES];

   // 在dealloc中将timer正常释放
   - (void)dealloc {
   [self.timer invalidate];
   self.timer = nil;
   }
这样将强引用的注意力转移成了消息转发，虚基类只负责消息转发，即使用 nsproxy 作为中间代理和中间者。
那么定义的 proxy 对象，在 dealloc 释放时，还存在吗？其实，proxy 对象会正常被释放，因为 vc 被释放，所以可以释放其持有者，即 timer 和 proxy，timer 的释放也打破了 runLoop 对 proxy 的强持有，完美的达到了两层释放，即 vc -×-> proxy <-×- runloop。

（编辑：汽车网）

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