文章详情

ReactiveCocoa中潜在的内存泄漏及解决方案

高君 ·2016-08-19 12:09

ReactiveCocoaGitHub开源的一个函数响应式编程框架,目前在美团App中大量使用。用过它的人都知道很好用,也确实为我们的生活带来了很多便利,特别是跟MVVM模式结合使用,更是如鱼得水。不过刚开始使用的时候,可能容易疏忽掉一些隐藏的细节,从而导致内存泄漏等问题。本文就带大家深入了解下ReactiveCocoa中隐藏的一些细节,帮助大家以更加正确的姿势使用ReactiveCocoa。

以下代码和示例基于ReactiveCocoa v2.5

RACObserve引发的血案

RACObserve是ReactiveCocoa中一个相当常用也相当好用的宏,它可以用来监听属性值的改变,然后传递给订阅者。不过在使用的时候有一点需要稍微注意一下,为了直观说明,先上一个小Demo。

- (void)viewDidLoad
{
    [super viewDidLoad];
    RACSignal *signal = [RACSignal createSignal:^RACDisposable *(id<RACSubscriber> subscriber) { //1
        MTModel *model = [[MTModel alloc] init]; // MTModel有一个名为的title的属性
        [subscriber sendNext:model];
        [subscriber sendCompleted];
        return nil;
    }];
    self.flattenMapSignal = [signal flattenMap:^RACStream *(MTModel *model) { //2
        return RACObserve(model, title);
    }];
    [self.flattenMapSignal subscribeNext:^(id x) { //3
        NSLog(@"subscribeNext - %@", x);
    }];
}
  1. 创建一个signal,该signal被订阅后会发送一个MTModel的实例;
  2. 对第一步创建的signal进行flattenMap操作,并将返回的信号保留(之所以要保留,是因为可能希望在其它地方订阅,不过这里为了简单,就直接在第三步进行订阅);
  3. 对第二步产生的信号(self.flattenMapSignal)进行订阅。

这段代码看起来很正常,工作也相当良好,但是当从添加了这段代码的控制器返回时,控制器并没有被释放。这又是为啥呢?看下RACObserve的定义:

#define RACObserve(TARGET, KEYPATH) \
    ({ \
        _Pragma("clang diagnostic push") \
        _Pragma("clang diagnostic ignored \"-Wreceiver-is-weak\"") \
        __weak id target_ = (TARGET); \
        [target_ rac_valuesForKeyPath:@keypath(TARGET, KEYPATH) observer:self]; \
        _Pragma("clang diagnostic pop") \
    })

注意这一句:[target_ rac_valuesForKeyPath:@keypath(TARGET, KEYPATH) observer:self];
如果将宏简单展开就变成了下面这样:

- (void)viewDidLoad
{
    [super viewDidLoad];
    RACSignal *signal = [RACSignal createSignal:^RACDisposable *(id < RACSubscriber > subscriber) { //1
        GJModel *model = [[GJModel alloc] init];
        [subscriber sendNext:model];
        [subscriber sendCompleted];
        return nil;
    }]; 
    self.flattenMapSignal = [signal flattenMap:^RACStream *(GJModel *model) {//2
        __weak GJModel *target_ = model;
        return [target_ rac_valuesForKeyPath:@keypath(target_, title) observer:self];
    }];
    [self.flattenMapSignal subscribeNext:^(id x) {//3
        NSLog(@"subscribeNext - %@", x);
    }];
}

看到这里,应该发现哪里不对了吧?没错,flattenMap操作接收的block里面出现了self,对self进行了持有,而flattenMap操作返回的信号又由self的属性flattenMapSignal进行了持有,这就造成了循环引用。

Alt text

注意:2是间接持有,从逻辑上来讲,flattenMapSignal会有一个didSubscribeBlock,为了让传递给flattenMap操作的block有意义,didSubscribeBlock会对该block进行持有,从而也就间接持有了self,感兴趣的读者可以去看下相关源码。

OK,找到了问题所在,解决起来也就简单了,使用@weakify和@strongify即可:

- (void)viewDidLoad
{
    [super viewDidLoad];
    RACSignal *signal = [RACSignal createSignal:^RACDisposable *(id < RACSubscriber > subscriber) {
        GJModel *model = [[GJModel alloc] init];
        [subscriber sendNext:model];
        [subscriber sendCompleted];
        return nil;
    }];
    @weakify(self); //
    self.signal = [signal flattenMap:^RACStream *(GJModel *model) {
        @strongify(self); //
        return RACObserve(model, title);
    }];
    [self.signal subscribeNext:^(id x) {
        NSLog(@"subscribeNext - %@", x);
    }];
}

这里之所以容易疏忽,是因为在block里没有很直观的看到self,但是RACObserve的定义里面却用到了self。
其实RACObserve的解释中已经很明确地说明了这个问题。

/// Creates a signal which observes `KEYPATH` on `TARGET` for changes.
///
/// In either case, the observation continues until `TARGET` _or self_ is
/// deallocated. If any intermediate object is deallocated instead, it will be
/// assumed to have been set to nil.
///
/// Make sure to `@strongify(self)` when using this macro within a block! The
/// macro will _always_ reference `self`, which can silently introduce a retain
/// cycle within a block. As a result, you should make sure that `self` is a weak
/// reference (e.g., created by `@weakify` and `@strongify`) before the
/// expression that uses `RACObserve`.
///
/// Examples
///
///    // Observes self, and doesn't stop until self is deallocated.
///    RACSignal *selfSignal = RACObserve(self, arrayController.items);
///
///    // Observes the array controller, and stops when self _or_ the array
///    // controller is deallocated.
///    RACSignal *arrayControllerSignal = RACObserve(self.arrayController, items);
///
///    // Observes obj.arrayController, and stops when self _or_ the array
///    // controller is deallocated.
///    RACSignal *signal2 = RACObserve(obj.arrayController, items);
///
///    @weakify(self);
///    RACSignal *signal3 = [anotherSignal flattenMap:^(NSArrayController *arrayController) {
///        // Avoids a retain cycle because of RACObserve implicitly referencing
///        // self.
///        @strongify(self);
///        return RACObserve(arrayController, items);
///    }];
///
/// Returns a signal which sends the current value of the key path on
/// subscription, then sends the new value every time it changes, and sends
/// completed if self or observer is deallocated.
#define RACObserve(TARGET, KEYPATH) \
    ({ \
        _Pragma("clang diagnostic push") \
        _Pragma("clang diagnostic ignored \"-Wreceiver-is-weak\"") \
        __weak id target_ = (TARGET); \
        [target_ rac_valuesForKeyPath:@keypath(TARGET, KEYPATH) observer:self]; \
        _Pragma("clang diagnostic pop") \
    })

通过这个例子,相信你已经知道了RACObserve的正确使用姿势,也意识到了阅读文档的重要性。
如果说RACObserve潜在的内存泄漏只要稍加留意,使用的时候查看下文档就能避免;那么下面的情况,就相当隐蔽了,就算是看了文档也不一定能看出来。
不信?接着往下看。

RACSubject带来的悲剧

RACSubject是非RAC到RAC的一个桥梁,使用起来也很简单方便,基本的用法如下:

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    RACSubject *subject = [RACSubject subject]; //1
    [subject.rac_willDeallocSignal subscribeCompleted:^{ //2
        NSLog(@"subject dealloc");
    }];
    [subject subscribeNext:^(id x) { //3
        NSLog(@"next = %@", x);
    }];
    [subject sendNext:@1]; //4
}
  1. 创建一个RACSubject的实例;
  2. 订阅subject的dealloc信号,在subject被释放的时候会发送完成信号;
  3. 订阅subject;
  4. 使用subject发送一个值。

接下来看一下输出的结果:

2016-06-13 09:15:25.426 RAC[5366:245360] next = 1
2016-06-13 09:15:25.428 RAC[5366:245360] subject dealloc

工作相当良好,接下来改造下程序,要求对subject发送的所有值进行乘3,这用map很容易就实现了。

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    RACSubject *subject = [RACSubject subject]; 
    [subject.rac_willDeallocSignal subscribeCompleted:^{ 
        NSLog(@"subject dealloc");
    }];

    [[subject map:^id(NSNumber *value) { 
        return @([value integerValue] * 3);
    }] subscribeNext:^(id x) { 
        NSLog(@"next = %@", x);
    }];
    [subject sendNext:@1]; 
}

跟之前大体不变,只是对subject进行了map操作然后再订阅,看下输出结果:

2016-06-13 09:21:42.450 RAC[5404:248584] next = 3

的确是进行了乘3操作,符合预期,但是这里有一个很严重的问题,subject dealloc没有输出,也就是说subject没有释放。
这不科学啊!subject看上去没有被任何对象持有。
那究竟是什么情况?下面我们将RACSubject换成RACSignal试试:

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    RACSignal *signal = [RACSignal createSignal:^RACDisposable *(id<RACSubscriber> subscriber) {
        [subscriber sendNext:@1];
        return nil;
    }];
    [signal.rac_willDeallocSignal subscribeCompleted:^{
        NSLog(@"signal dealloc");
    }];
    [[signal map:^id(NSNumber *value) {
        return @([value integerValue] * 3);
    }] subscribeNext:^(id x) {
        NSLog(@"next = %@", x);
    }];
}

逻辑跟之前一样,看一下输出结果:

2016-06-12 23:32:31.669 RACDemo[5085:217082] next = 3
2016-06-12 23:32:31.674 RACDemo[5085:217082] signal dealloc

很明显,signal被释放了。同样的逻辑,signal能正常释放,subject却不能正常释放,太神奇了!
细心的读者看到这里,应该会发现一个问题:上面的几次试验,不管是RACSubject还是RACSignal都没有调用sendCompleted。
难道跟这个有关系?带着这个疑问,再进行如下试验,给RACSubject发送一个完成信号:

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    RACSubject *subject = [RACSubject subject]; 
    [subject.rac_willDeallocSignal subscribeCompleted:^{ 
        NSLog(@"subject dealloc");
    }];

    [[subject map:^id(NSNumber *value) { 
        return @([value integerValue] * 3);
    }] subscribeNext:^(id x) { 
        NSLog(@"next = %@", x);
    }];
    [subject sendNext:@1]; 
    [subject sendCompleted];
}

输出结果:

2016-06-12 23:40:19.148 RAC_bindSample[5168:221902] next = 3
2016-06-12 23:40:19.153 RAC_bindSample[5168:221902] subject dealloc

subject被释放了,确实修正了内存泄漏问题。到这里,我们可以得出结论:
使用RACSubject,如果进行了map操作,那么一定要发送完成信号,不然会内存泄漏。

虽然得出了结论,但是留下的疑问也是不少,如果你希望知道这其中的缘由,请继续往下看。
简单来说,留下的疑问有:

  1. 为什么对RACSubject的实例进行map操作之后会产生内存泄漏?
  2. 为什么RACSignal不管是否有map操作,都不会产生内存泄漏?
  3. 针对第一个问题,为什么发送完成可以修复内存泄漏?

带着疑问,咱们继续一探究竟。
讲道理,RACSignalRACSubject虽然都是信号,但是它们有一个本质的区别:
RACSubject会持有订阅者(因为RACSubject是热信号,为了保证未来有事件发送的时候,订阅者可以收到信息,所以需要对订阅者保持状态,做法就是持有订阅者),而RACSignal不会持有订阅者。
关于这一点,更详细的说明请看《细说ReactiveCocoa的冷信号与热信号(三):怎么处理冷信号与热信号》
那么持不持有订阅者,跟内存无法释放又有啥关系呢?不急,先记着有这样一个特性,咱们看看实现。

从上面提出第一个问题可以发现,关键点在于map操作,那么map操作究竟干了什么事情,看下map的实现:

- (instancetype)map:(id (^)(id value))block {
    NSCParameterAssert(block != nil);
    Class class = self.class;

    return [[self flattenMap:^(id value) {
        return [class return:block(value)];
    }] setNameWithFormat:@"[%@] -map:", self.name];
}

很简单,只是调用了一下flattenMap,再看下flattenMap怎么实现的:

 - (instancetype)flattenMap:(RACStream * (^)(id value))block {
    Class class = self.class;
    return [[self bind:^{
        return ^(id value, BOOL *stop) {
            id stream = block(value) ?: [class empty];
            NSCAssert([stream isKindOfClass:RACStream.class], @"Value returned from -flattenMap: is not a stream: %@", stream);
            return stream;
        };
    }] setNameWithFormat:@"[%@] -flattenMap:", self.name];
}

也很简单,只是调用了一下bind,再看看bind的实现,bind的实现位于RACSignal.m的92行左右。

 - (RACSignal *)bind:(RACStreamBindBlock (^)(void))block {
    NSCParameterAssert(block != NULL);
    /*
     * -bind: should:
     * 
     * 1. Subscribe to the original signal of values.
     * 2. Any time the original signal sends a value, transform it using the binding block.
     * 3. If the binding block returns a signal, subscribe to it, and pass all of its values through to the subscriber as they're received.
     * 4. If the binding block asks the bind to terminate, complete the _original_ signal.
     * 5. When _all_ signals complete, send completed to the subscriber.
     * 
     * If any signal sends an error at any point, send that to the subscriber.
     */
    return [[RACSignal createSignal:^(id<RACSubscriber> subscriber) {
        RACStreamBindBlock bindingBlock = block();
        NSMutableArray *signals = [NSMutableArray arrayWithObject:self];
        // 此处省略了80行代码
        // ...
    }] setNameWithFormat:@"[%@] -bind:", self.name];
}

如果你下载了源代码(不想下源码的话,也可以在线查看),并且看到了这里,相信你的感觉一定是一脸懵逼的,不要激动,虽然这个方法很长,看上去也不那么好懂,但是关键点就那么几个地方,掌握了关键点就基本能get了。
ReactiveCocoa的作者更是罕见地在实现文件了写了一大段注释来说明bind方法的用途,根据作者的注释再去理解这个方法会轻松很多。
这里贴一个图,方便大家理解:

Alt text

OK,了解了bind操作的用途,也是时候回归主题了——内存是怎么泄露的。
首先我们看到,在didSubscribe的开头,就创建了一个数组signals,并且持有了self,也就是源信号:

NSMutableArray *signals = [NSMutableArray arrayWithObject:self];

(p.s. 如果你不知道didSubscribe是什么,也不了解ReactiveCocoa中信号的订阅过程,可以先看下《RACSignal的Subscription深入分析》)

接下来会对源信号进行订阅:

RACDisposable *bindingDisposable = [self subscribeNext:^(id x) {
    // Manually check disposal to handle synchronous errors.
    if (compoundDisposable.disposed) return;
    BOOL stop = NO;
    id signal = bindingBlock(x, &stop);
    @autoreleasepool {
        if (signal != nil) addSignal(signal);
        if (signal == nil || stop) {
            [selfDisposable dispose];
            completeSignal(self, selfDisposable);
        }
    }
} error:^(NSError *error) {
    //...
} completed:^{
    //...
}];

订阅者会持有nextBlock、errorBlock、completedBlock三个block,为了简单,我们只讨论nextBlock。
从nextBlock中的completeSignal(self, selfDisposable);这一行代码可以看出,nextBlock对self,也就是源信号进行了持有,再看到if (signal != nil) addSignal(signal);这一行,nextBlock对addSignal进行了持有,addSignal是在订阅self之前定义的一个block。

void (^addSignal)(RACSignal *) = ^(RACSignal *signal) {
    @synchronized (signals) {
        [signals addObject:signal];
    }
    //...
};

addSignal这个block里面对一开始创建的数组signals进行了持有,用一幅图来描述下刚才所说的关系:

Alt text

如果这个signal是一个RACSignal,那么是没有任何问题的;如果是signal是一个RACSubject,那问题就来了。还记得前面说过的RACSignal和RACSubject的区别吗?RACSubject会持有订阅者,而RACSignal不会持有订阅者,如果signal是一个RACSubject,那么图应该是这样的:

Alt text

很明显,产生了循环引用!!!到这里,也就解答了前面提出的三个问题的前两个:
对一个信号进行了map操作,那么最终会调用到bind。
如果源信号是RACSubject,由于RACSubject会持有订阅者,所以产生了循环引用(内存泄漏);
如果源信号是RACSignal,由于RACSignal不会持有订阅者,那么也就不存在循环引用。

还剩下最后一个问题:如果源信号是RACSubject,为什么发送完成可以修复内存泄漏?
来看下订阅者收到完成信号之后干了些什么:

RACDisposable *bindingDisposable = [self subscribeNext:^(id x) {
    //...
} error:^(NSError *error) {
    //...
} completed:^{
    @autoreleasepool {
        completeSignal(self, selfDisposable);
    }
}];

很简单,只是调用了一下completeSignal这个block。再看下这个block内部在干嘛:


void (^completeSignal)(RACSignal *, RACDisposable *) = ^(RACSignal *signal, RACDisposable *finishedDisposable) {
    BOOL removeDisposable = NO;
    @synchronized (signals) {
        [signals removeObject:signal]; //1
        if (signals.count == 0) {
            [subscriber sendCompleted]; //2
            [compoundDisposable dispose]; //3
        } else {
            removeDisposable = YES;
        }
    }
    if (removeDisposable) [compoundDisposable removeDisposable:finishedDisposable]; //4
};

//1这里从signals这个数组中移除传入的signal,也就断掉了signals持有subject这条线。
//2、//3、//4其实干的事情差不多,都是拿到对应的disposable调用dispose,这样资源就得到了回收,subject就不会再持有subscriber,subscriber也会对自己的nextBlock、errorBlock、completedBlock三个block置为nil,就不会存在引用关系,所有的对象都得到了释放。
有兴趣的同学可以去了解下RACDisposable,它也是ReactiveCocoa中的重要一员,对理解源码有很大的帮助。
map只是一个很典型的操作,其实在ReactiveCocoa的实现中,几乎所有的操作底层都会调用到bind这样一个方法,包括但不限于:
map、filter、merge、combineLatest、flattenMap ……

所以在使用ReactiveCocoa的时候也一定要仔细,对信号操作完成之后,记得发送完成信号,不然可能在不经意间就导致了内存泄漏。

RACSubject就是一个比较典型直接的例子。除此之外,如果在对一个信号进行类似replay这样的操作之后,也一定要保证源信号发送完成;不然,也是会有内存泄漏的。

RACSignal *signal = [RACSignal createSignal:^RACDisposable *(id<RACSubscriber> subscriber) {
    [subscriber sendNext:@1];
    [subscriber sendCompleted]; // 保证源信号发送完成
    return nil;
}];

RACSignal *replaySignal = [signal replay]; // 这里返回的其实是一个RACReplaySubject

[[replaySignal map:^id(NSNumber *value) {
    return @([value integerValue] * 3);
}] subscribeNext:^(id x) {
    NSLog(@"subscribeNext - %@", x);
}];

总之,一句话:使用ReactiveCocoa必须要保证信号发送完成或者发送错误。

参考资料




回答“思考题”、发现文章有错误、对内容有疑问,都可以来微信公众号(美团点评技术团队)后台给我们留言。我们每周会挑选出一位“优秀回答者”,赠送一份精美的小礼品。快来扫码关注我们吧!

公众号二维码

关注我们

扫码关注技术博客

微信搜索 "美团技术团队"