iOS进阶 -- Block基础探索

编程语言 2021-12-10 18:53:38 阅读次数: 0

前言

对于iOS开发人员来说，block可以说是很熟悉的了。在平时的开发中，我们经常会使用到block作为回调，或作为一个属性，或用作方法的参数。当然，在面试中，block相关的问题，也会经常被问到，例如block的分类等。本篇我们就来进行一下block的基础探索，主要分为两个方面：

  • block有哪几种
  • block的循环引用问题

一、block的分类

block还有分类吗？答案当然是有的。为了验证这一点，我们新建一个iOS工程，在viewDidLoad方法中，写下如下代码：

int a = 10;

void (^myBlock)(void) = ^{
};

void (^testBlock)(void) = ^{
    NSLog(@"%d", a);
};

NSLog(@"%@", myBlock);
NSLog(@"%@", testBlock);
复制代码

分别打印两个block的结果如下：

Xnip2021-12-06_18-10-53.png

可以发现myBlock和testBlock虽然看起来是一样的，都是无参数无返回值的，但是却分别为两种不同类型__NSGlobalBlock__和__NSMallocBlock__，也就是全局block和堆block。

对比两者，其唯一的区别就在于testBlock引用了一个外部的局部变量a，那么将testBlock中的代码注释掉呢？其结果如下：

Xnip2021-12-06_18-16-44.png

结果表明只要不引用外部的局部变量，testBlock也是一个全局block。那么我们再试一下，testBlock引用一个全局变量或静态变量：


int globalA = 20; // 新增
static int b = 30; // 新增

int a = 10;
void (^myBlock)(void) = ^{
};

void (^testBlock)(void) = ^{
    NSLog(@"%d", a);
};

// 新增
void (^globalVarBlock)(void) = ^{
    NSLog(@"%d", globalA);
};

// 新增
void (^staticTestBlock)(void) = ^{
    NSLog(@"%d", b);
};

NSLog(@"%@", myBlock);
NSLog(@"%@", testBlock);
NSLog(@"%@", globalVarBlock); // 新增
NSLog(@"%@", staticTestBlock); //新增
复制代码

打印结果如下：

Xnip2021-12-06_18-21-54.png 结果显示，当引用全局变量和静态变量时，globalVarBlock和staticTestBlock依然是全局block。因此可以发现，block是否为全局block，在于其是否捕获外部局部变量。

常说堆栈，既然有堆block，那么有没有栈block呢？当然有。在上面的demo中，再加一个例子进行测试：

int a = 10;
void (^testBlock)(void) = ^{
        NSLog(@"%d", a);
};

void (^ __weak weakBlock)(void) = ^{
    NSLog(@"%d", a);
};

NSLog(@"%@", testBlock);
NSLog(@"%@", weakBlock);
复制代码

打印结果如下：

Xnip2021-12-06_18-40-34.png

结果显示，当加上__weak修饰后，weakBlock的类型就变成了__NSStackBlock__，也即栈block。

我们继续测试，将weakBlock拷贝给另一个block，代码如下：

int a = 10;
void (^testBlock)(void) = ^{
        NSLog(@"%d", a);
};

void (^ __weak weakBlock)(void) = ^{
    NSLog(@"%d", a);
};

void (^ copyBlock)(void) = [weakBlock copy];

NSLog(@"%@", testBlock);
NSLog(@"%@", weakBlock);
NSLog(@"%@", copyBlock);
复制代码

结果如下所示： Xnip2021-12-06_18-45-12.png 很显然，将一个栈block拷贝给一个变量后，新的变量不再是栈block，而是一个堆block。可以发现，testBlock是因为强引用，copyBlock是因为copy，两者皆是堆block，也就是说堆block和栈block的区别为是否是强引用或copy。

不过上面这个结果并不能信服，因为我们使用的都是局部变量。下面我们分别看下，block作为返回值和属性的情况。

1、作为方法返回值

首先新写一个方法，并且分别用__weak接收和不用__weak接收，代码如下：

- (void (^)(void))getBlock {
    int a = 10;
    return ^{
        NSLog(@"%d", a);
    };;
}

void (^ returnBlock)(void) = [self getBlock];
void (^ __weak weakReturnBlock)(void) = [self getBlock];

NSLog(@"%@", returnBlock);
NSLog(@"%@", weakReturnBlock);
复制代码

打印结果如下：

Xnip2021-12-06_20-59-00.png

结果显示，不管是否使用__weak修饰，block作为方法参数返回值时，都会拷贝到堆区。

2、作为属性 新建三个block属性，分别使用copy、strong、weak修饰，然后赋值相同的block，代码如下：

@property (nonatomic, copy) void (^blockCopy)(void);
@property (nonatomic, strong) void (^blockStrong)(void);
@property (nonatomic, weak) void (^blockWeak)(void);

self.blockCopy = ^{
    NSLog(@"%d", a);
};

self.blockStrong = ^{
    NSLog(@"%d", a);
};

self.blockWeak = ^{
    NSLog(@"%d", a);
};

NSLog(@"%@", self.blockCopy);
NSLog(@"%@", self.blockStrong);
NSLog(@"%@", self.blockWeak);
复制代码

打印结果如下：

Xnip2021-12-06_21-07-45.png

结果也是均为堆block。

根据测试结果，可以总结如下：

  • block可以分为三种，全局block、堆block和栈block，分别对应__NSGlobalBlock__、__NSMallocBlock__和__NSStackBlock__三种类型
  • 不引用外部局部变量，或只引用静态或全局变量的为全局block
  • 使用外部局部变量的为堆block或栈block，两者区别在于：
    • 在函数内部使用__weak修饰的为栈block
    • 赋值给强引用或者手动copy的为堆block
    • 作为方法返回值或者属性的也为堆block

二、block与循环引用

在iOS中采用的是ARC的内存管理方式，其中很重要的一点就是引用计数方式，也就是说当一个对象被alloc、copy或者retain时，其引用计数就会加1，当一个对象的引用计数为0时，就表示该对象不再被引用，可以释放了。

如果这种引用关系是单向的，例如 A -> B -> C，那么就不会有问题。但是，在实际的开发中，经常会存在两个对象相互引用的情况，例如A<=>B或者 A -> B -> C -> A，像这样就构成了一个引用的闭环，即循环引用，如果这个环无法打破，其结果就是对象无法释放，造成内存泄漏。

说到循环引用，很多人第一个想到的就是block，而提起block，也会自然想到循环引用。可见两者之间的联系十分紧密。事实上，block使用不当确实会造成循环引用，但是OC中引起循环引用的除了block之外，还有其他的方式，例如代理。下面我们就一起探索下，引起循环引用的方式，以及如何解决循环引用问题。

2.1 如何检测循环引用

工欲善其事，必先利其器。探索循环引用之前，我们首先要知道如何检测循环引用，这里有两种方法可以供我们使用。

  • 1、第一种也是最为熟知的一种，就是在类中重写dealloc方法，该方法是OC类的析构方法，当对象被释放前，会调用该方法，如果对象没有被释放则不会调用。这一方式大家非常熟悉，本篇就不再演示。

    • 这种方式可以很准确的检测出对象是否释放，一旦发现该方法没有调用，就可以考虑是否出现了循环引用。
    • 不过这种方式有一个局限性，就是我们需要提前知道是哪些类需要进行检测，但是如果我们想看下工程中是否出现了内存泄漏，就不是那么容易做到了。

  • 2、还有一种是利用XCode的性能检测工具Instruments中的Allocations工具来检测，通过该工具启动工程，就可以检测到运行时对象的开辟和释放情况，而且很方便的一点是我们不需要知道，。本文的demo使用的是XCode 13.1，Instruments的打开方式是左上XCode菜单 -> Open Developer Tool -> Instruments，打开后如下图所示：

Xnip2021-12-09_14-45-15.png

按照步骤1和步骤2选择好后，点击Choose，进入下一界面：

Xnip2021-12-09_15-01-15.png

如图所示，进入LeakViewController页面两次，第二次进入没有退出的情况下，内存中应该只有一个对象，但是结果显示的是两次。这说明LeakViewController和LeakShowTool在第一次退出时没有被释放，可以检查是否发生了循环引用(事实上确实有循环引用，为了测试专门写的)。

2.2 代理为何不使用strong

在平时用到代理时，我们都是使用weak进行修饰，但是为什么呢？如果不使用weak，换成strong或者copy会怎样呢？我们可以做实验看下(实际上，上一节中用到的就是这个例子)，将一个代理的属性修饰符改为strong，代码如下：

// LeakShowTool部分
@protocol LeakProtocol <NSObject>

- (void)show;

@end

@interface LeakShowTool : NSObject

@property (nonatomic, strong) id<LeakProtocol> delegate;

@end

// LeakViewController部分
@interface LeakViewController () <LeakProtocol>

@property (nonatomic, strong) LeakShowTool *tool;

@end

@implementation LeakViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];

    self.tool = [[LeakShowTool alloc] init];
    self.tool.delegate = self;
}

- (void)show {
    NSLog(@"show");
}
@end
复制代码

该实验的结果，如图所示： Xnip2021-12-09_16-01-04.png 当使用strong修饰代理属性时，立马也产生了循环引用，可见循环引用并不是block的专属。

此时发生循环引用的原因如下图：

Xnip2021-12-09_15-35-56.png

如果改成weak，则是下面的情况：

Xnip2021-12-09_15-50-49.png

2.3 block造成循环引用的原因

在上一小节中展示了使用代理造成循环引用的情况，本小节回归到block上来，继续探索下block造成循环引用原因，首先将代码改成block的形式，如下：

@interface ViewController ()

@property (nonatomic, assign) int result;

@property (nonatomic, strong) void(^block)(void);

@end

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];

    self.block = ^{
        NSLog(@"value = %d", self.result);
    };
}

@end
复制代码

这段代码不用运行也知道是会循环引用的，为了查看原因，我们先看下在底层，block是以一种怎样的形式存在的。

通过clang编译ViewController.m，其命令如下：

xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc ViewController.m

编译后得到一个ViewController.cpp文件，打开如下：

Xnip2021-12-09_18-39-03.png

由于代码太多，这里只截图ViewDidLoad和block相关的代码。在底层ViewDidLoad变成了_I_ViewController_viewDidLoad，如图的最下面所示，在调用setBlock:时，传入了一个参数，该参数是__ViewController__viewDidLoad_block_impl_0类型，该类型其实是一个结构体，如图最上方。

在这个结构体中，可以看到一个成员ViewController *self;，该成员的赋值可以在__ViewController__viewDidLoad_block_impl_0的构造函数中找到，就是外部传入的self。

结合上面的OC代码，最终的情况是self持有了block，block也持有了self，两者相互等待释放，形成了循环引用，如下图所示：

Xnip2021-12-09_18-52-47.png

三、解决block循环引用的方式

上一节主要了解了造成循环引用的原因，本章节继续探索如何解决block的循环引用问题。解决循环引用问题，关键的一点是将对象间的引用闭环打破，当其中某一个环能够被销毁时，环上的其他对象也可以得以释放，从而解决问题。根据这一点，可以通过以下几种方式来解决循环引用，下面分别来看下。

3.1 _ _weak解决循环引用

首先在LeakViewController中写下如下代码：

@interface LeakViewController ()

@property (nonatomic, assign) int result;

@property (nonatomic, strong) void(^block)(void);

@end

@implementation LeakViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];

    NSLog(@"进入%@页面", [**self** class]);
    self.block = ^{
        NSLog(@"value = %d", self.result);
    };
}

- (void)dealloc {
    NSLog(@"%@--%s", [self class], __FUNCTION__);
}

@end
复制代码

上诉代码肯定会造成循环引用，打印结果如下：

Xnip2021-12-10_15-44-28.png

可以发现，退出页面后页面本该销毁，结果并没有走dealloc方法。此时将代码改成如下所示：

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];

    NSLog(@"进入%@页面", [self class]);
    __weak typeof(self) weakSelf = self;
    self.block = ^{
        NSLog(@"value = %d", weakSelf.result);
    };
}
复制代码

执行结果如下：

Xnip2021-12-10_15-55-02.png

很显然循环引用解决了，其原理如下：

Xnip2021-12-10_16-38-05.png

不过上述代码存在一个问题，如果加上了延迟执行，则weakSelf会提前释放，代码如下：

- (void)viewDidLoad {

    [super viewDidLoad];

    // Do any additional setup after loading the view.

    NSLog(@"进入%@页面", [self class]);
    self.result = 2;
    __weak typeof(self) weakSelf = self;
    self.block = ^{
        dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(2 * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{
            NSLog(@"value = %d", weakSelf.result);
        });
    };

    self.block();
}
复制代码

执行结果如下：

Xnip2021-12-10_16-59-44.png

后面两次是进入页面马上退出后的结果，很显然此时weakSelf已经为nil，所以打印结果value = 0。正常情况下，这样写没有太大问题，但是如果在退出页面时，确实有延迟执行的需求，那么这种写法就会存在不可预知的风险。因此，如果有这种需求，可以将代码改成如下所示：

- (void)viewDidLoad {

    [super viewDidLoad];

    // Do any additional setup after loading the view.

    NSLog(@"进入%@页面", [self class]);
    self.result = 2;
    __weak typeof(self) weakSelf = self;
    self.block = ^{
        __strong typeof(weakSelf) strongSelf = weakSelf;
        dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(2 * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{
            NSLog(@"value = %d", strongSelf.result);
        });
    };

    self.block();
}
复制代码

在block内部strongSelf对weakSelf做一次强引用，weakSelf可以正常释放，strongSelf因为是block内部的局部变量，所以当block释放时，strongSelf也会被释放。打印结果如下：

Xnip2021-12-10_17-21-16.png

3.2 临时变量和参数

上面__weak和__strong的方式中，strongSelf实际上只是一个局部变量，通过这种方式避免了self的释放后代码块中的代码执行异常。借助这种思想，我们可以通过使用局部变量的方式来打破循环引用。

在OC中，可以通过__block来实现，代码如下：

- (void)viewDidLoad {

    [super viewDidLoad];

    // Do any additional setup after loading the view.

    NSLog(@"进入%@页面", [self class]);
    self.result = 2;
    __block LeakViewController *vc = self;
    self.block = ^{
        NSLog(@"value = %d", vc.result);
        vc = nil;
    };

    self.block();
}
复制代码

执行结果如下：

Xnip2021-12-10_18-00-43.png

这种方式也可以打破循环引用的闭环，而且不用担心延迟执行时的提前释放问题，只要在代码块只想结束时将vc这一临时变量置为nil。

不过这种实现方式并不优雅，每次都要手动将vc置为nil，增加了操作成本，并且难保不会忘记，一旦忘记还是会造成循环引用。所以，可以进行如下改动：

@property (nonatomic, strong) void(^block)(LeakViewController *vc); // 将block的定义修改下，将self作为一个参数传入


- (void)viewDidLoad {

    [super viewDidLoad];

    // Do any additional setup after loading the view.

    NSLog(@"进入%@页面", [self class]);
    self.result = 2;
    self.block = ^(LeakViewController *vc){
        NSLog(@"value = %d", vc.result);
    };

    self.block(self);
}
复制代码

因为vc是block的一个参数，当代码块执行完毕后，vc会自动被置为nil，从而打破了循环引用。

总结

本篇探索了block的基础，包含了block的分类以及循环引用问题，总结下来，有以下几点：

  • block总体上分为三种__NSGlobalBlock__、__NSMallocBlock__和__NSStackBlock__
    • 不引用外部的局部变量的为 __NSGlobalBlock__，否则为__NSMallocBlock__或__NSStackBlock__
    • __NSMallocBlock__和__NSStackBlock__的区别在于是否是强引用或者copy，如果是则为__NSMallocBlock__，否则为__NSStackBlock__
  • block使用不当，会造成循环引用，即对象的引用形成了一个闭环，最终相互等待，谁也无法释放
  • 解决block循环引用的方式有 __weak和__strong、临时变量和参数

以上为对于block的基础总结，其中对于block如何拷贝self和其他变量，本篇只是简略的提及，后续会继续探索，期待继续关注，对于本篇中表述不当的地方，也欢迎大家指正。

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转载自juejin.im/post/7040018320229302280
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