Swift里你可能不知道的事儿(2)——处理对象reference cycle的三种方式

处理对象reference cycle的三种方式

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我们在上一段视频里了解了reference cycle的成因。这次，我们来了解具体的解决方案。Reference cycle的解决方式，根据class member是否允许为nil，有着不同的处理方式。我们来分别看一下它们：

class member允许为nil时 - weak reference

在我们之前的例子里，Apartment和Person中引起reference cycle的数据成员都允许为nil，对于这种情况，我们可以像下面这样使用weak reference来解决reference cycle：

weak var name: Type

对于一个weak reference来说：

• 当其指向类对象时，并不会添加类对象的引用计数；

• 当其指向的类对象不存在时，ARC会自动把weak reference设置为nil；

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“由于weak reference的特定，它只能被定义成var。”
——特别提示

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了解了weak reference特性之后，我们可以把Apartment修改成这样：

class Apartment {
    let unit: String
    weak var tenant: Person?

    // omit for simplicity...
}

var mars: Person? = Person(name: "Mars")
var apt11: Apartment? = Apartment(unit: "11", owner: mars!)

mars!.apartment = apt11
apt11!.tenant = mars

mars = nil
apt11 = nil

之后，当我们把mars设置为nil的时候，Apartment和Person的关系就变成了这样：

由于已经没有strong reference指向mars，于是mars就被ARC释放了。接下来，我们把apt11设置成nil：

这时，也没有任何strong reference指向apt11了，它也会被ARC释放。这就是当引起reference cycle的两个member允许为nil时，我们使用的解决方案。

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“weak reference用于解决成员允许为nil的reference cycle。”
——特别提示

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当有一个member不能为nil时 - unowned

来看另外一个应用场景。我们把Person改成下面这样：

class Person {
    let name: String
    var apartment: Apartment?
    var property: Apartment?
     
     // omit for simplicity...   
}

由于不是每个人名下都有房产，因此property允许为nil，我们把它定义为Apartment optional。接下来，把Apartment的代码改成这样：

class Apartment {
    let unit: String
    weak var tenant: Person?
    let owner: Person

    init(unit: String, owner: Person) {
        self.unit = unit
        self.owner = owner
        print("Apartment \(unit) is being initialized.")
    }

     // omit for simplicity...   
}

由于每个Apartment一定会有房东，不能为nil，因此，我们把它定义为Person。

接下来，当我们再次创建mars和apt11的时候：

var mars: Person? = Person(name: "Mars")
var apt11: Apartment? = Apartment(unit: "11", owner: mars!)

mars!.apartment = apt11
apt11!.tenant = mars

mars = nil
apt11 = nil

我们不难发现，添加的owner又引入了一个reference cycle。

在上面这个图里，即使我们把mars和apt11设置为nil：

owner这个strong reference会让mars存活，进而apartment会让apt11存活。这就形成了一个新的reference cycl。

解决这种类型的reference cycle也很简单，我们把用下面的方式：

unowned let name: Type

把owner设置为一个unowned reference就可以了

class Apartment {
    let unit: String
    weak var tenant: Person?
    unowned let owner: Person

    // Omit for simplicity...
}

和strong reference相比，unowned reference只有一个特别：不会引起对象引用计数的变化。因此，当我们把mars和apt11设置为nil时，对象的关系就会变成这样：

此时，已经没有strong reference引用mars，它会先被ARC释放掉，之后，引用apt11的apartment也不存在了，apt11也会被ARC清除。这就是reference cycle中一方不能为nil时的解决方案。

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“unowned reference用于解决成员不允许为nil的reference cycle。”
——特别提示

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当两个member都不允许为nil时
这种情况相对复杂一些，我们要让两个类成员互相配合处理这个问题。为了简单说明这种情况，我们重新定义两个类：

class Country {
    let name: String
    
    init(name: String) {
        self.name = name
    }
}

class City {
    let name: String
    
    init(name: String) {
        self.name = name
    }
}

起初，它们很简单，Country代表国家，City代表城市，各自的init()函数用来构建对象。接下来，我们希望添加下面这样的语义：Country要有一个member表示首都，City要有一个country表示城市的归属。我们先做第一步的修改：

class Country {
    let name: String
    var capital: City

    init(name: String) {
        self.name = name
    }
}

class City {
    let name: String
    let country: Country

    init(name: String) {
        self.name = name
    }
}

在我们的例子里，一个国家不可能没有首都，一个城市也不可能没有国家归属，因此，它们都只能是普通的类对象，而不能是一个Optional。接下来，我们来处理它们的初始化问题。首先，我们按照一般的方式处理City：

class City {
    let name: String
    let country: Country
    
    init(name: String, country: Country) {
        self.name = name
        self.country = country
    }
}

然后，处理Country的init():

class Country {
    let name: String
    var capital: City
    
    init(name: String, capitalName: String) {
        self.name = name
        // Syntax Error!!!
        self.capital = City(name: capitalName, country: self)
    }
}

在Country的init()里，我们把正在创建的Country对象传递给了City的init()，这样做，只在语义上是正确的，语法上，Swift认为构建City时，Country还没有完成初始化（self.captical还没有确定的值），因此，它不允许我们在这个时候把self传递给Country。

要想构建City时，让Swift认为Country已经构造完，唯一的做法就是captical有一个默认值nil。至此，对于Capital，我们有了两个看似冲突的需求：

• 对Country的用户来说，不能让他们知道capital是一个optional；

• 对Country的设计者来说，它必须像Optional一样有一个默认的nil；

而解决这种冲突唯一的办法，就是把capital定义为一个Implicitly Unwrapped Optional。

class Country {
    let name: String
    // Implicitly Unwrapped Optional
    var capital: City! // default to nil
    
    init(name: String, capitalName: String) {
        self.name = name
        // Syntax Error!!!
        self.capital = City(name: capitalName, country: self)
    }
}

至此，两个彼此关联的类就可以正常的构建和初始化了。我们分别定义一个变量：

var cn: Country? = Country(name: "China", capitalName: "Beijing")
var bj: City? = City(name: "Beijing", country: cn)

cn = nil
bj = nil

经历过之前的多个例子之后，我们很快就可以发现，当cn和bj为nil时，cn.captical和其内建的City仍旧会保持彼此“存活”在内存里，而解决这个问题的办法其实之间我们已经处理过了，把captical定义为unowned就可以了。

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“unowned reference和implicitly unwrapped optional配合在一起，用于解决引起reference cycle的两个成员都不允许为nil的情况。”
——特别提示

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接下来

在这段视频里，我们了解了处理类对象reference cycle的3种不同的方式。在下一段视频里，我们会发现，使用Closure会带来类似的问题。我们也会向大家介绍对应的处理办法