正确使用Block避免Cycle Retain和Crash
Block简介
Block作为C语言的扩展,并不是高新技术,和其他语言的闭包或lambda表达式是一回事。需要注意的是由于Objective-C在iOS中不支持GC机制,使用Block必须自己管理内存,而内存管理正是使用Block坑最多的地方,错误的内存管理 要么导致return cycle内存泄漏要么内存被提前释放导致crash。 Block的使用很像函数指针,不过与函数最大的不同是:Block可以访问函数以外、词法作用域以内的外部变量的值。换句话说,Block不仅 实现函数的功能,还能携带函数的执行环境。
可以这样理解,Block其实包含两个部分内容
- Block执行的代码,这是在编译的时候已经生成好的;
- 一个包含
Block执行时需要的所有外部变量值
的数据结构。 Block将使用到的、作用域附近到的变量的值
建立一份快照拷贝到栈上。
Block与函数另一个不同是,Block类似ObjC的对象,可以使用自动释放池管理内存(但Block并不完全等同于ObjC对象,后面将详细说明)。
Block基本语法
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定义一个实例函数,该函数返回Block:
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是不是感觉很怪?为了看的舒服,我们把Block类型typedef一下
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Block在内存中的位置
根据Block在内存中的位置分为三种类型NSGlobalBlock,NSStackBlock, NSMallocBlock。
- NSGlobalBlock:类似函数,位于text段;
- NSStackBlock:位于栈内存,函数返回后Block将无效;
- NSMallocBlock:位于堆内存。
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为什么blk1类型是NSGlobalBlock,而blk2类型是NSStackBlock?blk1和blk2的区别在于,blk1没有使用Block以外的任何外部变量,Block不需要建立局部变量值的快照,这使blk1与函数没有任何区别,从blk1所在内存地址0x47d0猜测编译器把blk1放到了text代码段。blk2与blk1唯一不同是的使用了局部变量base,在定义(注意是定义,不是运行)blk2时,局部变量base当前值被copy到栈上,作为常量
供Block使用。执行下面代码,结果是203,而不是204。
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在Block内变量base是只读的,如果想在Block内改变base的值,在定义base时要用
__block
修饰:__block int base = 100;
。
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输出将是214,211。Block中使用
__block
修饰的变量时,将取变量此刻运行时的值,而不是定义时的快照。这个例子中,执行sum(1,2)
时,base将取base++
之后的值,也就是201,再执行Blockbase+=10; base+a+b
,运行结果是214。执行完Block时,base已经变成211了。
Block的copy、retain、release操作
不同于NSObjec的copy、retain、release操作:
- Block_copy与copy等效,Block_release与release等效;
- 对Block不管是retain、copy、release都不会改变引用计数retainCount,retainCount始终是1;
- NSGlobalBlock:retain、copy、release操作都无效;
- NSStackBlock:retain、release操作无效,必须注意的是,NSStackBlock在函数返回后,Block内存将被回收。即使retain也没用。容易犯的错误是[
[mutableAarry addObject:stackBlock]
,在函数出栈后,从mutableAarry中取到的stackBlock已经被回收,变成了野指针。正确的做法是先将stackBlock copy到堆上,然后加入数组:[mutableAarry addObject:[[stackBlock copy] autorelease]]
。支持copy,copy之后生成新的NSMallocBlock类型对象。 - NSMallocBlock支持retain、release,虽然retainCount始终是1,但内存管理器中仍然会增加、减少计数。copy之后不会生成新的对象,只是增加了一次引用,类似retain;
- 尽量不要对Block使用retain操作。
Block对不同类型的变量的存取
基本类型
- 局部自动变量,在Block中只读。Block定义时copy变量的值,在Block中作为常量使用,所以即使变量的值在Block外改变,也不影响他在Block中的值。
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- static变量、全局变量。如果把上个例子的base改成全局的、或static。Block就可以对他进行读写了。因为全局变量或静态变量在内存中的地址是固定的,Block在读取该变量值的时候是直接从其所在内存读出,获取到的是最新值,而不是在定义时copy的常量。
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输出结果是0 4 1
,表明Block外部对base的更新会影响Block中的base的取值,同样Block对base的更新也会影响Block外部的base值。
- Block变量,被
__block
修饰的变量称作Block变量。 基本类型的Block变量等效于全局变量、或静态变量。
Block被另一个Block使用时,另一个Block被copy到堆上时,被使用的Block也会被copy。但作为参数的Block是不会发生copy的。
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ObjC对象,不同于基本类型,Block会引起对象的引用计数变化。
先看下面代码
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执行结果为1 1 1 2 1
。
__globalObj
和__staticObj
在内存中的位置是确定的,所以Block copy时不会retain对象。
_instanceObj
在Block copy时也没有直接retain _instanceObj
对象本身,但会retain self。所以在Block中可以直接读写_instanceObj
变量。
localObj
在Block copy时,系统自动retain对象,增加其引用计数。
blockObj
在Block copy时也不会retain。
非ObjC对象,如GCD队列dispatch_queue_t。Block copy时并不会自动增加他的引用计数,这点要非常小心。
Block中使用的ObjC对象的行为
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对象obj在Block被copy到堆上的时候自动retain了一次。因为Block不知道obj什么时候被释放,为了不在Block使用obj前被释放,Block retain了obj一次,在Block被释放的时候,obj被release一次。
retain cycle
retain cycle问题的根源在于Block和obj可能会互相强引用,互相retain对方,这样就导致了retain cycle,最后这个Block和obj就变成了孤岛,谁也释放不了谁。比如:
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解决这个问题的办法是使用弱引用打断retain cycle:
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request
被持有者释放后。request 的retainCount变成0,request被dealloc,request释放持有的Block,导致Block的retainCount变成0,也被销毁。这样这两个对象内存都被回收。
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与上面情况类似的陷阱:
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这里self和myBlock循环引用,解决办法同上:
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这里在Block中虽然没直接使用self,但使用了成员变量。在Block中使用成员变量,retain的不是这个变量,而会retain self。解决办法也和上面一样。
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或者
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retain cycle不只发生在两个对象之间,也可能发生在多个对象之间,这样问题更复杂,更难发现
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解决办法同样是用__block
打破循环引用
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注意:MRC中
__block
是不会引起retain;但在ARC中__block
则会引起retain。ARC中应该使用__weak
或__unsafe_unretained
弱引用。__weak
只能在iOS5以后使用。
Block使用对象被提前释放
看下面例子,有这种情况,如果不只是request
持有了Block,另一个对象也持有了Block。
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这时如果request 被持有者释放。
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这时request已被完全释放,但Block仍被objA持有,没有释放,如果这时触发了Block,在Block中将访问已经销毁的request,这将导致程序crash。为了避免这种情况,开发者必须要注意对象和Block的生命周期。
另一个常见错误使用是,开发者担心retain cycle错误的使用__block
。比如
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将Block作为参数传给dispatch_async时,系统会将Block拷贝到堆上,如果Block中使用了实例变量,还将retain self,因为dispatch_async并不知道self会在什么时候被释放,为了确保系统调度执行Block中的任务时self没有被意外释放掉,dispatch_async必须自己retain一次self,任务完成后再release self。但这里使用__block
,使dispatch_async没有增加self的引用计数,这使得在系统在调度执行Block之前,self可能已被销毁,但系统并不知道这个情况,导致Block被调度执行时self已经被释放导致crash。
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这里用dispatch_after模拟了一个异步任务,10秒后执行Block。但执行Block的时候MyClass* obj
已经被释放了,导致crash。解决办法是不要使用__block
。
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