十六 自动引用计数
ARC
Swift使用自动引用计数（ARC）来管理应用程序的内存使用。这表示内存管理已经是Swift的一部分，在大多数情况下，你并不需要考虑内存的管理。当实例并不再被需要时，ARC会自动释放这些实例所使用的内存。
但是，少数情况下，你必须提供部分代码的额外信息给ARC，这样它才能够帮你管理这部分内存。本章阐述了这些情况并且展示如何使用ARC来管理应用程序的内存。
注意
引用计数仅仅作用于类实例上。结构和枚举是值类型，而非引用类型，所以不能被引用存储和传递。
1、ARC怎样工作
每当你创建一个类的实例，ARC分配一个内存块来存储这个实例的信息，包含了类型信息和实例的属性值信息。
另外当实例不再被使用时，ARC会释放实例所占用的内存，这些内存可以再次被使用。
但是，如果ARC释放了正在被使用的实例，就不能再访问实例属性，或者调用实例的方法了。直接访问这个实例可能造成应用程序的崩溃。
为了保证需要实例时实例是存在的，ARC对每个类实例，都追踪有多少属性、常量、变量指向这些实例。当有活动引用指向它时，ARC是不会释放这个实例的。
为实现这点，当你将类实例赋值给属性、常量或变量时，指向实例的一个强引用（strong reference）将会被构造出来。被称为强引用是因为它稳定地持有这个实例，当这个强引用存在是，实例就不能够被释放。
2、ARC实例
下面的例子展示了ARC是怎样工作的。定义一个简单的类Person，包含一个存储常量属性name：
class Person {
let name: String
init(name: String) {
self.name = name
print("(name) is being initialized")
}
deinit {
print("(name) is being deinitialized")
}
}
Person类有一个初始化方法来设置属性name并打印一条信息表明这个初始化过程。还有一个析构方法打印实例被释放的信息。
下面的代码定义了是三个Person？类型的变量，随后的代码中，这些变量用来设置一个Person实例的多重引用。因为这些变量是可选类型（Person？），它们自动被初始化为nil，并且不应用任何Person实例。
var reference1: Person? var reference2: Person? var reference3: Person? reference1 = Person(name: "John Appleseed")
prints "John Appleseed is being initialized"
注意这条信息：““John Appleseed is being initialized”，指出类Person的构造器已经被调用。
因为新的Person实例被赋值给变量reference1，因此这是一个强引用。由于有一个强引用的存在，ARC保证了Person实例在内存中不被释放掉。
如果你将这个Person实例赋值给更多的变量，就建立了相应数量的强引用：
reference2 = reference1 reference3 = reference1
现在有三个强引用指向这个Person实例了。
如果你将nil赋值给其中两个变量从而切断了这两个强引用（包含原始引用），还有一个强引用是存在的，因此Person实例不被释放。
reference1 = nil reference2 = nil
直到第三个强引用被破坏之后，ARC才释放这个Person实例，因此之后你就不能在使用这个实例了：
reference3 = nil
prints "John Appleseed is being deinitialized"
3、类实例间的强引用循环
在上面的例子中，ARC跟踪指向Person实例的引用并保证只在Person实例不再被使用后才释放。
但是，写出一个类的实例没有强引用指向它这样的代码是可能的。试想，如果两个类实例都有一个强引用指向对方，这样的情况就是强引用循环。
4、解决类实例之间的强引用循环
Swift提供了两种方法解决类实例属性间的强引用循环：弱引用和无主（unowned）引用。
弱引用和无主引用使得一个引用循环中实例并不需要强引用就可以指向循环中的其他实例。互相引用的实例就不用形成一个强引用循环。
当在生命周期的某些时刻引用可能变为nil时使用弱引用。相反，当引用在初始化期间被设置后不再为nil时使用无主引用。
弱引用
弱引用并不保持对所指对象的强烈持有，因此并不阻止ARC对引用实例的回收。这个特性保证了引用不成为强引用循环的一部分。指明引用为弱引用是在生命属性或变量时在其前面加上关键字weak。
无主引用
和弱引用一样，无主引用也并不持有实例的强引用。但和弱引用不同的是，无主引用通常都有一个值。因此，无主引用并不定义成可选类型。指明为无主引用是在属性或变量声明的时候在之前加上关键字unowned。
因为无主引用非可选类型，所以每当使用无主引用时不必解开它。无主引用通常可以直接访问。但是当无主引用所指实例被释放时，ARC并不能将引用值设置为nil，因为非可选类型不能设置为nil。
注意
在无主引用指向实例被释放后，如果你像访问这个无主引用，将会触发一个运行期错误（仅当能够确认一个引用一直指向一个实例时才使用无主引用）。在Swift中这种情况也会造成应用程序的崩溃，会有一些不可预知的行为发生，尽管你可能已经采取了一些预防措施
接下来的例子定义了两个类，Customer和CreditCard，表示一个银行客户和信用卡。这两个类的属性各自互相存储对方类实例。这种关系存在着潜在的强引用循环。
在此例中，一个客户可能有也可能没有一个信用卡，但是一个信用卡必须由一个客户持有。因此，类Customer有一个可选的card熟悉，而类CreditCard有一个非可选customer属性。
另外，创建CreditCard实例时必须必须向其构造器传递一个值number和一个customer实例。这保证了信用卡实例总有一个客户与之联系在一起。
因为信用卡总由一个用户持有，所以定义customer属性为无主引用，来防止强引用循环。
class Customer {
let name: String
var card: CreditCard?
init(name: String) {
self.name = name
}
deinit { print("(name) is being deinitialized") }
}
class CreditCard {
let number: Int
unowned let customer: Customer
init(number: Int, customer: Customer) {
self.number = number
self.customer = customer
}
deinit { print("Card #(number) is being deinitialized") }
}
下面的代码段定义了Customer类型可选变量john，用来存储一个特定用户的引用，这个变量初值为nil：
var john: Customer?
现在可以创建一个Customer实例，并初始化一个新的CreditCard实例来设置customer实例的card属性：
john = Customer(name: "John Appleseed") john!.card = CreditCard(number: 1234_5678_9012_3456, customer: john!)
Customer实例有一个到CreditCard实例的强引用，CreaditCard实例有一个到Customer实例无主引用。
因为无主引用的存在，当你破坏变量john持有的强引用时，就再也没有到Customer实例的强引用了。
因为没有到Customer实例的强引用，实例被释放了。之后，到CreditCard实例的强引用也不存在了，因此这个实例也被释放了：
john = nil
prints Card #1234567890123456 is being deinitialized
prints John Appleseed is being deinitialized
上面的代码段显示了变量john设置为nil后Customer实例和CreditCard实例被析构的信息。
无主引用和隐式拆箱可选属性?
但是两个属性都一直有值，并且都不可以被设置为nil。这种情况下，通常联合一个类种的无主属性和一个类种的隐式装箱可选属性（implicitly unwrapped optional property)。
这保证了两个属性都可以被直接访问，并且防止了引用循环。
5、闭包的强引用循环
当将一个闭包赋值给一个类实例的属性，并且闭包体捕获这个实例时，也可能存在一个强引用循环。捕获实例是因为闭包体访问了实例的属性，就像self.someProperty，或者调用了实例的方法，就像self.someMethod()。不管哪种情况，这都造成闭包捕获self，造成强引用循环。
这个强引用循环的存在是因为闭包和类一样都是引用类型。当你将闭包赋值给属性时，就给这个闭包赋值了一个引用。本质上和前面的问题相同－两个强引用都互相地指向对方。但是，与两个类实例不同，这里是一个类与一个闭包。
Swift为这个问题提供了一个优美的解决方法，就是闭包捕获列表。但是，在学习怎样通过闭包捕获列表破坏强引用循环以前，有必要了解这样的循环是怎样造成的。
下面的例子展示了当使用闭包引用self时强引用循环是怎样造成当。定义了一个名为HTMLElement的类，建模了HTML文档中的一个单独的元素：
class HTMLElement {
let name: String
let text: String?
lazy var asHTML: () -> String = {
if let text = self.text {
return "<(self.name)>(text)</(self.name)>"
} else {
return "<(self.name) />"
}
}
init(name: String, text: String? = nil) {
self.name = name
self.text = text
}
deinit {
print("(name) is being deinitialized")
}
}
这个HTMLElement类定义了一个表示元素（例如“p“，”br“）名称的属性name，和一个可选属性text，表示要在页面上渲染的html元素的字符串的值
另外，还定义了一个懒惰属性asHTML。这个属性引用一个闭包，这个闭包结合name与text形成一个html代码字符串。这个属性类型是（）－> String，表示一个函数不需要任何参数，返回一个字符串值。
默认地，asHTML属性赋值为返回HTML标签字符串的闭包。这个标签包含了可选的text值。对一个段落而言，闭包返回”<p>some text</p>”或者”<p />”，取决其中的text属性为“some text”还是nil。
asHTML属性的命名和使用都和实例方法类似，但是，因为它是一个闭包属性，如果想渲染特定的html元素，你可以使用另外一个闭包来代替asHTML属性的默认值。
这个HTMLElement类提供单一的构造器，传递一个name和一个text参数。定义了一个析构器，打印HTMLElement实例的析构信息。
下面是如何使用HTMLElement类来创建和打印一个新的实例：
var paragraph: HTMLElement? = HTMLElement(name: "p", text: "hello, world") print(paragraph!.asHTML())
打印 <p>hello, world</p>
不幸的是，上面所写的HTMLElemnt类的实现会在HTMLElement实例和闭包所使用的默认asHTML值之间造成强引用循环
实例的asHTML属性持有其闭包的一个强引用，但是因为闭包在其类内引用self（self.name和self.text方式），闭包捕获类本身，意味着它也持有到HTMLElement实例的引用。强引用循环就这样建立了。
如果设置paragraph变量值为nil，破坏了到HTMLElement实例的强引用，实例和其闭包都不会被析构，因为强引用循环：
paragraph = nil
注意HTMLElement析构器中的提示信息不会被打印，表示HTMLElement实例并没有被析构。
6、解决闭包的强引用循环
通过定义捕获列表为闭包的一部分可以解决闭包和类实例之间的强引用循环。捕获列表定义了在闭包体内何时捕获一个或多个引用类型的规则。像解决两个类实例之间的强引用循环一样，你声明每个捕获引用为弱引用或者无主引用。究竟选择哪种定义取决于代码中其他部分间的关系
定义捕获列表
捕获列表中的每个元素由一对weak／unowned关键字和类实例（self或someInstance）的引用所组成。这些对由方括号括起来并由都好分隔。
将捕获列表放在闭包参数列表和返回类型（如果提供）的前面：
lazy var someClosure: (Int, String) -> String = {
[unowned self] (index: Int, stringToProcess: String) -> String in
closure body goes here
}
如果闭包没有包含参数列表和返回值，它们可以从上下文中推断出来的话，将捕获列表放在闭包的前面，后面跟着关键字in：
lazy var someClosure: () -> String = {
[unowned self] in
closure body goes here
}
弱引用和无主引用
当闭包和实例之间总是引用对方并且同时释放时，定义闭包捕获列表为无主引用。
当捕获引用可能为nil，定义捕获列表为弱引用。弱引用通常是可选类型，并且在实例释放后被设置为nil。这使得你可以在闭包体内检查实例是否存在。
在例子HTMLElement中，可以使用无主引用来解决强引用循环问题，下面是其代码：
class HTMLElement1 {
let name: String
let text: String?
lazy var asHTML: () -> String = {
[unowned self] in
if let text = self.text {
return "<(self.name)>(text)</(self.name)>"
} else {
return "<(self.name) />"
}
}
init(name: String, text: String? = nil) {
self.name = name
self.text = text
}
deinit {
print("(name) is being deinitialized")
}
}
这个HTMLELement实现在之前的基础上在asHTML闭包中加上了捕获列表。这里，捕获列表是[unowned self]，表示作为无主引用来捕获自己而不是强引用。
var paragraph1: HTMLElement1? = HTMLElement1(name: "p", text: "Hello, World!") print(paragraph1!.asHTML())
打印<p>Hello, World!</p>
此时，闭包捕获自身是一个无主引用，并不持有捕获HTMLelement实例的强引用。如果你设置paragraph的强引用为nil，HTMLElement实例就被释放了，可以从析构信息中看出来：
paragraph1 = nil
打印p is being deinitialized