在 Swift 中，內(nèi)存管理由 ARC（自動引用計數(shù)）機制自動處理。ARC 通過追蹤和管理對象的引用計數(shù)來確保分配的內(nèi)存得到有效釋放。盡管 ARC 在大多數(shù)情況下能夠高效地管理內(nèi)存，但理解其工作原理仍然十分重要，因為不當(dāng)?shù)囊脮?dǎo)致內(nèi)存泄漏或循環(huán)引用。本章將介紹 ARC 的基本原理、強引用和弱引用的使用、循環(huán)引用的識別和解決方法。

11.1 ARC 基礎(chǔ)

ARC 主要用于引用類型（即類）的內(nèi)存管理。每個類實例在分配時，ARC 會分配一塊內(nèi)存用于存儲該實例的所有屬性和方法。當(dāng)一個實例的引用計數(shù)變?yōu)榱銜r，ARC 自動釋放該實例的內(nèi)存。

示例代碼

class Person {let name: Stringinit(name: String) {self.name = nameprint("\(name) is initialized")}deinit {print("\(name) is being deinitialized")}
}var person1: Person? = Person(name: "Alice")
person1 = nil  // 當(dāng) person1 被賦值為 nil 時，ARC 會釋放該內(nèi)存

在上例中，當(dāng) person1 被設(shè)置為 nil 后，Person 實例的引用計數(shù)變?yōu)榱?#xff0c;ARC 自動釋放該對象并調(diào)用 deinit 方法。

11.2 強引用

在 Swift 中，默認(rèn)情況下，所有的引用都是強引用（strong reference），意味著對象的引用計數(shù)會增加。當(dāng)多個強引用指向同一個對象時，該對象的引用計數(shù)會隨著引用的增加而增加，只有在所有引用都被移除后，引用計數(shù)才會為零，ARC 才會釋放對象。

示例代碼

class Car {let model: Stringinit(model: String) {self.model = model}
}var car1: Car? = Car(model: "Tesla")
var car2 = car1  // car1 和 car2 都指向同一個 Car 實例
car1 = nil
// car2 仍然持有該實例，因此實例不會被釋放

在上例中，即使 car1 被設(shè)置為 nil，car2 仍然持有對 Car 實例的強引用，因此該實例不會被釋放。

11.3 弱引用和無主引用

為了解決循環(huán)引用問題，Swift 提供了 weak（弱引用）和 unowned（無主引用）兩種解決方案。

1. 弱引用（weak）：適用于可能在生命周期中變?yōu)?nil 的對象。弱引用不會增加引用計數(shù)，因此當(dāng)沒有其他強引用時，對象會被釋放。
2. 無主引用（unowned）：適用于生命周期中不會變?yōu)?nil 的對象。無主引用不會增加引用計數(shù)，但對象被釋放后，如果仍然訪問無主引用，會導(dǎo)致程序崩潰。

示例代碼

class Owner {let name: Stringvar pet: Pet?init(name: String) {self.name = name}deinit {print("\(name) is being deinitialized")}
}class Pet {let name: Stringweak var owner: Owner?  // 使用 weak 解決循環(huán)引用init(name: String) {self.name = name}deinit {print("\(name) is being deinitialized")}
}var alice: Owner? = Owner(name: "Alice")
var fluffy: Pet? = Pet(name: "Fluffy")
alice?.pet = fluffy
fluffy?.owner = alicealice = nil  // "Alice is being deinitialized"
fluffy = nil  // "Fluffy is being deinitialized"

在上例中，Owner 和 Pet 類存在循環(huán)引用。通過將 owner 屬性聲明為弱引用，解決了循環(huán)引用問題，使 Owner 和 Pet 可以正確釋放。

11.4 閉包和循環(huán)引用

閉包在捕獲對象時會創(chuàng)建強引用，可能導(dǎo)致循環(huán)引用。為了解決這個問題，可以在閉包中使用捕獲列表（capture list）指定弱引用或無主引用。

示例代碼

class HTMLElement {let name: Stringlet text: String?lazy var asHTML: () -> String = { [weak self] inguard let self = self else { return "" }return "<\(self.name)>\(self.text ?? "")</\(self.name)>"}init(name: String, text: String? = nil) {self.name = nameself.text = text}deinit {print("\(name) is being deinitialized")}
}var paragraph: HTMLElement? = HTMLElement(name: "p", text: "Hello, world!")
print(paragraph?.asHTML() ?? "")
paragraph = nil  // "p is being deinitialized"

在上例中，通過 [weak self] 捕獲列表防止閉包對 self 創(chuàng)建強引用，避免了循環(huán)引用。

11.5 常見的 ARC 內(nèi)存管理誤區(qū)

1. 過度使用強引用：所有對象都默認(rèn)使用強引用，但在合適的地方應(yīng)使用弱引用以避免循環(huán)引用。
2. 濫用無主引用：無主引用適用于不會變?yōu)?nil 的對象，否則會導(dǎo)致崩潰。
3. 閉包導(dǎo)致的循環(huán)引用：閉包中對 self 的隱式強引用是循環(huán)引用的常見原因，使用捕獲列表可以避免此問題。

11.6 ARC 優(yōu)化實踐

1. 分析引用關(guān)系：在設(shè)計類之間的引用關(guān)系時，避免循環(huán)引用的結(jié)構(gòu)，適當(dāng)?shù)厥褂?weak 或 unowned 關(guān)鍵字。

2. 善用工具：Xcode 提供了內(nèi)存圖和 Instruments 工具，可以幫助檢測內(nèi)存泄漏和循環(huán)引用。

3. 定期釋放對象：在可能產(chǎn)生強引用的地方（如閉包、異步操作等），確認(rèn)對象在使用后被正確釋放。

通過本章的學(xué)習(xí)，你掌握了 Swift 中的內(nèi)存管理基礎(chǔ)，包括 ARC 的工作原理、強引用和弱引用的使用、以及如何避免循環(huán)引用。合理的內(nèi)存管理對提高應(yīng)用性能和穩(wěn)定性至關(guān)重要。下一章將介紹 Swift 的高級特性之一：協(xié)議和協(xié)議擴展，用于構(gòu)建更具靈活性和擴展性的代碼結(jié)構(gòu)。