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allocWithZone

  

从 Objective-C 里的 Alloc 和 AllocWithZone 谈起

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一、问题起源

一切起源于Apple官方文档里面关于单例(Singleton)的示范代码:Creating a Singleton Instance.

主要的争议集中在下面这一段:

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static MyGizmoClass *sharedGizmoManager = nil;
+ (MyGizmoClass*)sharedManager
{
    if (sharedGizmoManager == nil) {
        sharedGizmoManager = [[super allocWithZone:NULL] init];
    }
 
    return sharedGizmoManager;
}
 
+ (id)allocWithZone:(NSZone *)zone
{
    return [[self sharedManager] retain];
}

其中:

?
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sharedGizmoManager = [[super allocWithZone:NULL] init];

这段有另一个版本,不使用 allocWithZone 而是直接 alloc,如下:

?
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sharedGizmoManager = [[super alloc] init];

这就引发了一个讨论,为什么要覆盖allocWithZone方法,到底 alloc 和 allocWithZone 有啥区别呢?

PS:关于ObjC单例的实现,@Venj 的这篇博文有比较详细的讨论,包括了线程安全的考虑,有兴趣的童鞋可以围观一下。

二、allocWithZone

首先我们知道,我们需要保证单例类只有一个唯一的实例,而平时我们在初始化一个对象的时候, [[Class alloc] init],其实是做了两件事。 alloc 给对象分配内存空间,init是对对象的初始化,包括设置成员变量初值这些工作。而给对象分配空间,除了alloc方法之外,还有另一个方法: allocWithZone.

在NSObject 这个类的官方文档里面,allocWithZone方法介绍说,该方法的参数是被忽略的,正确的做法是传nil或者NULL参数给它。而这个方法之所以存在,是历史遗留原因。

Do not override allocWithZone: to include any initialization code. Instead, class-specific versions of init… methods.

This method exists for historical reasons; memory zones are no longer used by Objective-C.

文档里面提到,memory zone已经被弃用了,只是历史原因才保留这个接口。详细是什么历史原因我没找到,不过后面介绍的内容会稍微涉及到。

而实践证明,使用alloc方法初始化一个类的实例的时候,默认是调用了 allocWithZone 的方法。于是覆盖allocWithZone方法的原因已经很明显了:为了保持单例类实例的唯一性,需要覆盖所有会生成新的实例的方法,如果有人初始化这个单例类的时候不走[[Class alloc] init] ,而是直接 allocWithZone, 那么这个单例就不再是单例了,所以必须把这个方法也堵上。allocWithZone的答案到此算是解决了,但是,问题是无止境的。

这里引出了另外一个问题: What the hell is Memory Zone?

三、NSZone

Apple官方文档里面就简单的几句,吝啬得很:

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NSZone
 
Used to identify and manage memory zones.
 
typedef struct _NSZone NSZone;
 
Availability
 
Available in OS X v10.0 and later.
 
Declared In
 
NSZone.h

CocaDev的wiki就写得详细的多了,原文地址在这里:http://cocoadev.com/wiki/NSZone

大意上是说NSZone是Apple用来分配和释放内存的一种方式,它不是一个对象,而是使用C结构存储了关于对象的内存管理的信息。基本上开发者是不需要去理会这个东西的,cocoa Application使用一个系统默认的NSZone来对应用的对象进行管理。那么在什么时候你会想要有一个自己控制的NSZone呢?当默认的NSZone里面管理了大量的对象的时候。这种时候,大量对象的释放可能会导致内存严重碎片化,cocoa本身有做过优化,每次alloc的时候会试图去填满内存的空隙,但是这样做的话时间的开销很大。于是乎,你可以自己创建一个NSZone,这样当你有大量的alloc请求的时候就全部转移到指定的NSZone里面去,减少了大量的时间开销。而且,使用NSZone还可以一口气把你创建的zone里面的东西都清除掉,省掉了大量的时间去一个个dealloc对象。

总的来说,当你需要创建大量的对象的时候,使用NSZone还是能节省一些时间的,不过前提是你得知道怎么去用它。这篇wiki里面也写了NSZone的用法,感兴趣的童鞋可以看看,不过另一篇2002年的文章就说开发者已经不能创建一个真正的NSZone了(看来也许这就是历史原因了),只能创建main zone的一个child zone。文章在这里:http://www.cocoabuilder.com/archive/cocoa/65056-what-an-nszone.html#65056 Timothy J.wood 的回答。

Timothy还讲到如果可以使用NSZone的话,多个对象在同一时间alloc可以减少分页使用,而且在同一个时间dealloc可以减少内存碎片。想必后来Apple在这方面是做了处理了,对开发者透明,无需开发者自己去做。

四、结论

allocWithZone不被Apple鼓励使用,基本上多数时候程序员也不需要自己去管理自己的zone。当然多了解一些东西总是好的嘛。