strong、weak和unowned的区别

编写代码时需注意能否产生了循环引用，因而就产生了什么时候使用weak、unowned问题？这篇文章将详情 Swift 中的strong、weak、unowned的区别。

1. ARC

自动引用计数（即 Automated Reference Count，简称 ARC）是 Xcode 4.2版本的新特性，其与手动管理内存使用了相同的计数系统。不同点在于：系统在编译时会帮助我们插入合适的内存管理方法，保留和释放都会自动进行，避免了手动管理引用计数的少量潜在问题。

Swift 使用自动引用计数跟踪、管理app的内存。通常情况下，这意味着ARC会自动管理内存，开发者无需关注内存管理。当类的实例不再使用时，ARC会自动释放其占用的内存。

为帮助管理内存，ARC 有时需理解类之间的关系。在 Swift 中使用 ARC 与在 Objective-C 中使用 ARC 相似。

引用计数只适用类的实例。结构体和枚举是值类型，不是引用类型，存储和传递的时候并非使用引用。

2. strong

strong指针通过添加指向对象的引用计数，保护被指向对象不被ARC释放。即，只需有一个强指针指向该对象，它就不会被释放。

Swift 中公告的属性默认是strong。当对象间引用关系是线性时，使用strong指针不会产生问题。

当两个实例使用强指针指向彼此时，两个实例引用计数都不会变为零，即产生循环引用（strong reference cycle）。

下面是一个循环引用的示例：

class Person {    let name: String    init(name: String) {        self.name = name    }        var apartment: Apartment?    deinit {        print("\(name) is being deinitizlized")    }}class Apartment {    let unit: String    init(unit: String) {        self.unit = unit    }        var tenant: Person?    deinit {        print("Apartment \(unit) is being deinitialized")    }}

上面定义了两个类：Person和Apartment，代表住户和公寓。两个类都实现了deinitializer方法，当类的实例销毁时进行打印，方便观察实例占用的内存能否释放了。

下面代码定义了两个可选类型的变量，初始值为nil。并为其分配两个新的实例：

var john: Person?var unit4A: Apartment?john = Person(name: "John Appleseed")unit4A = Apartment(unit: "4A")

目前，john变量强引用Person实例，unit4A变量强引用Apartment实例，如下所示：

UnownedReferenceCycle01.png

现在连接两个实例。person持有apartment，apartment持有person。

john?.apartment = unit4Aunit4A?.tenant = John

连接两个实例后，引用关系如下：

UnownedReferenceCycle02.png

Person的实例强引用了Apartment的实例，Apartment的实例强引用了Person的实例，即产生了循环引用。当移除john、unit4A的引用时，实例的引用计数不会变为零，也就是实例内存不会被ARC释放。

john = nilunit4A = nil

设置john、unit4A变量为nil后，引用关系如下：

UnownedReferenceCycle03.png

Person和Apartment实例之间的强引用无法破除。

3. 处理循环引用

Swift 提供了两种处理循环引用的方案：weak和unowned。weak和unowned引用其它实例时不会产生强引用，引用计数不会加一。因而，不会产生循环引用。

当一个实例的生命周期短于另一个时（即一个实例可以先被销毁），使用weak引用。在上面公寓的示例中可能出现公寓没有住户的情况。因而，可以使用weak处理循环引用问题。当另一个实例生命周期与当前实例相同，或者长于当前实例时，使用unowned引用。

3.1 weak引用

weak引用不会强持有引用的实例，也就不会阻止ARC释放实例。通过在公告属性、变量前增加weak关键字的方式使用弱引用。

当实例被销毁时，ARC 会自动设置弱指针为nil。因为弱指针在运行时可能被设置为nil，弱指针应被公告为可选类型的变量，而非常量。

和其它可选类型一样，可以检查弱引用值能否存在，这样就不会得到一个无效实例。

设置弱引用为nil时，不会调用属性观察器。

使用weak修饰之前实例Apartment中的tenant属性，升级后如下：

class Person {    let name: String    init(name: String) {        self.name = name    }        var apartment: Apartment?    deinit {        print("\(name) is being deinitizlized")    }}class Apartment {    let unit: String    init(unit: String) {        self.unit = unit    }        // 使用weak修饰    weak var tenant: Person?    deinit {        print("Apartment \(unit) is being deinitialized")    }}

下图是实例间引用关系：

UnownedWeakReference01.png

Person实例强引用Apartment实例，但Apartment实例没有强引用Person实例。当移除john实例对Person的强引用，Person实例就没有被强引用了，也即可以被销毁了。

3.2 unowned

与weak一样，unowned指针也不会对指向的对象产生强引用，但unowned用在另一个实例生命周期一样或者更长的情况。通过在公告属性、变量前增加unowned关键字的方式使用unowned。

与weak不同，unowned修饰的引用永远不为空。因而，标记为unowned的值不是可选类型，ARC 也不会将unowned引用设置为nil。

只有确信引用不会被释放的时候才使用unowned，使用unowned修饰的对象被销毁后再次访问会产生运行时错误。

现在定义两个类：Customer和CreditCard。Customer是银行的用户，CreditCard是该用户的银行卡。Customer和CreditCard类都有一个属性持有彼此，这种持有关系会产生强引用。

Customer和CreditCard的关系与Person和Apartment的关系稍有不同。Customer可能持有CreditCard，也可能不持有CreditCard；但CreditCard不会脱离Customer而存在。即Customer有一个可选类型的card属性，CreditCard有一个 unowned 的customer属性。

class Customer {    let name: String    var card: CreditCard?    init(name: String) {        self.name = name    }        deinit {        print("\(name) is being deinitialized")    }}class CreditCard {    let number: UInt64    unowned let customer: Customer    init(number: UInt64, customer: Customer) {        self.number = number        self.customer = customer    }        deinit {        print("Card #\(number) is being deinitialized")    }}

下面创立Customer实例，并使用该实例创立CreditCard，如下所示：

var john: Customer?john = Customer(name: "John Appleseed")john!.card = CreditCard(number: 1234_5678_9012_3456, customer: John!)

其引用关系如下：

UnownedUnownedReference01.png

Customer实例强引用CreditCard实例，CreditCard实例 unowned Customer实例。

当john变量取消对实例的强引用后，就没有强引用指向该实例，该实例就会被销毁。该实例销毁后，没有强引用指向CreditCard，其也会被销毁。

上面的示例详情了如何使用 safe unowned 引用，Swift 同时提供了 unsafe unowned 引用，其可以避免 runtime 的安全检查，提高性能。使用 unsafe 相关操作时，开发者需自行检查其能否存在，确保安全。

使用unowned(unsafe)标记 unsafe unowned 引用。当实例销毁后，再次访问实例会直接访问销毁前的内存地址。

参考资料：

1. What is the difference in Swift between ‘unowned(safe)’ and ‘unowned(unsafe)’?
2. Automatic Reference Counting

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