__weak与__block区别

公司最近在招 iOS,我面试了几个人,问到 block 避免循环引用的问题时,发现好多人都说通过添加 __block 修饰词来避免。再加上我对__block__weak也没有区分的太明确,搞得我都有点儿怀疑我自己以前是不是用错了。正好借这个机会来一探究竟~

准备工作

首先我定义了一个类 MyObject 继承 NSObject,并添加了一个属性 text,重写了description方法,返回 text 的值。这个主要是因为编译器本身对 NSString 是有优化的,创建的 string 对象有可能是静态存储区永不释放的,为了避免使用 NSString 引起一些问题,还是创建一个 NSObject 对象比较合适。

另外我自定义了一个 TLog 方法输出对象相关值,定义如下:

#define TLog(prefix,Obj) {NSLog(@"变量内存地址:%p, 变量值:%p, 指向对象值:%@, --> %@",&Obj,Obj,Obj,prefix);}

__weak

我们测试下面一段代码

MyObject *obj = [[MyObject alloc]init];
obj.text = @"my-object";
TLog(@"obj", obj);

__weak MyObject *weakObj = obj;
TLog(@"weakObj", weakObj);

void(^testBlock)() = ^(){
TLog(@"weakObj - block", weakObj);
};
testBlock();
obj = nil;
testBlock();

输出:

变量内存地址:0x7fff58c8a9f0, 变量值:0x7f8e0307f1d0, 指向对象值:my-object, --> obj
变量内存地址:0x7fff58c8a9e8, 变量值:0x7f8e0307f1d0, 指向对象值:my-object, --> weakObj
变量内存地址:0x7f8e030804c0, 变量值:0x7f8e0307f1d0, 指向对象值:my-object, --> weakObj - block
变量内存地址:0x7f8e030804c0, 变量值:0x0, 指向对象值:(null), --> weakObj - block

从上面的结果可以看到

  • block 内的 weakObj 和外部的 weakObj 并不是同一个变量
  • block 捕获了 weakObj 同时也是对 obj 进行了弱引用,当我在 block 外把 obj 释放了之后,block 内也读不到这个变量了
  • 当 obj 赋值 nil 时,block 内部的 weakObj 也为 nil 了,也就是说 obj 实际上是被释放了,可见 __weak 是可以避免循环引用问题的

接下来我们再看第二段代码

MyObject *obj = [[MyObject alloc]init];
obj.text = @"my-object";
TLog(@"obj", obj);

__weak MyObject *weakObj = obj;
TLog(@"weakObj-0", weakObj);

void(^testBlock)() = ^(){
__strong MyObject *strongObj = weakObj;
TLog(@"weakObj - block", weakObj);
TLog(@"strongObj - block", strongObj);
};

TLog(@"weakObj-1", weakObj);
testBlock();
TLog(@"weakObj-2", weakObj);
obj = nil;
testBlock();
TLog(@"weakObj-3", weakObj);

输出

变量内存地址:0x7fff5d7b2d18, 变量值:0x7fcf78c11e80, 指向对象值:my-object, --> obj
变量内存地址:0x7fff5d7b2d10, 变量值:0x7fcf78c11e80, 指向对象值:my-object, --> weakObj-0
变量内存地址:0x7fff5d7b2d10, 变量值:0x7fcf78c11e80, 指向对象值:my-object, --> weakObj-1
变量内存地址:0x7fcf78f0f520, 变量值:0x7fcf78c11e80, 指向对象值:my-object, --> weakObj - block
变量内存地址:0x7fff5d7b2bb8, 变量值:0x7fcf78c11e80, 指向对象值:my-object, --> strongObj - block
变量内存地址:0x7fff5d7b2d10, 变量值:0x7fcf78c11e80, 指向对象值:my-object, --> weakObj-2
变量内存地址:0x7fcf78f0f520, 变量值:0x0, 指向对象值:(null), --> weakObj - block
变量内存地址:0x7fff5d7b2bb8, 变量值:0x0, 指向对象值:(null), --> strongObj - block
变量内存地址:0x7fff5d7b2d10, 变量值:0x0, 指向对象值:(null), --> weakObj-3

如果你看过 AFNetworking 的源码,会发现 AFN 中作者会把变量在 block 外面先用 __weak 声明,在 block 内把前面 weak 声明的变量赋值给 __strong 修饰的变量这种写法。

从上面例子我们看到即使在 block 内部用 strong 强引用了外面的 weakObj ,但是一旦 obj 释放了之后,内部的 strongObj 同样会变成 nil,那么这种写法又有什么意义呢?

下面再看一段代码:

MyObject *obj = [[MyObject alloc]init];
obj.text = @"my-object";
TLog(@"obj", obj);

__weak MyObject *weakObj = obj;
TLog(@"weakObj-0", weakObj);

dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
__strong MyObject *strongObj = weakObj;
TLog(@"weakObj - block", weakObj);
TLog(@"strongObj - block", strongObj);

sleep(3);

TLog(@"weakObj - block", weakObj);
TLog(@"strongObj - block", strongObj);
});
NSLog(@"------ sleep 1s");
sleep(1);
obj = nil;
TLog(@"weakObj-1", weakObj);
NSLog(@"------ sleep 5s");
sleep(5);
TLog(@"weakObj-2", weakObj);

执行结果:

变量内存地址:0x7fff58e2ad18, 变量值:0x7fa2b1e804e0, 指向对象值:my-object, --> obj
变量内存地址:0x7fff58e2ad10, 变量值:0x7fa2b1e804e0, 指向对象值:my-object, --> weakObj-0
变量内存地址:0x7fa2b1e80710, 变量值:0x7fa2b1e804e0, 指向对象值:my-object, --> weakObj - block
变量内存地址:0x700000093de8, 变量值:0x7fa2b1e804e0, 指向对象值:my-object, --> strongObj - block
------ sleep 1s
变量内存地址:0x7fff58e2ad10, 变量值:0x7fa2b1e804e0, 指向对象值:my-object, --> weakObj-1
------ sleep 5s
变量内存地址:0x7fa2b1e80710, 变量值:0x7fa2b1e804e0, 指向对象值:my-object, --> weakObj - block
变量内存地址:0x700000093de8, 变量值:0x7fa2b1e804e0, 指向对象值:my-object, --> strongObj - block
变量内存地址:0x7fff58e2ad10, 变量值:0x0, 指向对象值:(null), --> weakObj-2

代码中使用 sleep 来保证代码执行的先后顺序。从结果中我们可以看到,只要 block 部分执行了,即使我们中途释放了 obj,block 内部依然会继续强引用它。对比上面代码,也就是说 block 内部的 __strong 会在执行期间进行强引用操作,保证在 block 内部 strongObj 始终是可用的。这种写法非常巧妙,既避免了循环引用的问题,又可以在 block 内部持有该变量。

综合两部分代码,我们平时在使用时,常常先判断 strongObj 是否为空,然后再执行后续代码,如下方式:

dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
__strong MyObject *strongObj = weakObj;
if (strongObj) {
// do something ...
}
});

这种方式先判断 Obj 是否被释放,如果未释放在执行我们的代码的时候保证其可用性。

__block

先上代码

MyObject *obj = [[MyObject alloc]init];
obj.text = @"my-object-1";
TLog(@"obj",obj);

__block MyObject *blockObj = obj;
obj = nil;
TLog(@"blockObj -1",blockObj);

void(^testBlock)() = ^(){
TLog(@"blockObj - block",blockObj);
MyObject *obj2 = [[MyObject alloc]init];
obj2.text = @"my-object-2";
TLog(@"obj2",obj2);
blockObj = obj2;
TLog(@"blockObj - block",blockObj);
};
NSLog(@"%@",testBlock);
TLog(@"blockObj -2",blockObj);
testBlock();
TLog(@"blockObj -3",blockObj);

结果

变量内存地址:0x7fff5021a9f0, 变量值:0x7ff6b48d8cd0, 指向对象值:my-object-1, --> obj
变量内存地址:0x7fff5021a9e8, 变量值:0x7ff6b48d8cd0, 指向对象值:my-object-1, --> blockObj -1
<__NSMallocBlock__: 0x7ff6b48d8c20>
变量内存地址:0x7ff6b48da518, 变量值:0x7ff6b48d8cd0, 指向对象值:my-object-1, --> blockObj -2
变量内存地址:0x7ff6b48da518, 变量值:0x7ff6b48d8cd0, 指向对象值:my-object-1, --> blockObj - block
变量内存地址:0x7fff5021a7f8, 变量值:0x7ff6b48d9960, 指向对象值:my-object-2, --> obj2
变量内存地址:0x7ff6b48da518, 变量值:0x7ff6b48d9960, 指向对象值:my-object-2, --> blockObj - block
变量内存地址:0x7ff6b48da518, 变量值:0x7ff6b48d9960, 指向对象值:my-object-2, --> blockObj -3

可以看到在 block 声明前后 blockObj 的内存地址是有所变化的,这涉及到 block 对外部变量的内存管理问题,大家可以看扩展阅读中的几篇文章,对此有较深入的分析。

下面来看看 __block 能不能避免循环引用的问题

MyObject *obj = [[MyObject alloc]init];
obj.text = @"11111111111111";
TLog(@"obj",obj);

__block MyObject *blockObj = obj;
obj = nil;
void(^testBlock)() = ^(){
TLog(@"blockObj - block",blockObj);
};
obj = nil;
testBlock();
TLog(@"blockObj",blockObj);

输出

变量内存地址:0x7fff57eef9f0, 变量值:0x7ff86a55a160, 指向对象值:11111111111111, --> obj
变量内存地址:0x7ff86c918a88, 变量值:0x7ff86a55a160, 指向对象值:11111111111111, --> blockObj - block
变量内存地址:0x7ff86c918a88, 变量值:0x7ff86a55a160, 指向对象值:11111111111111, --> blockObj

当外部 obj 指向 nil 的时候,obj 理应被释放,但实际上 blockObj 依然强引用着 obj,obj 其实并没有被真正释放。因此使用 __block 并不能避免循环引用的问题。

但是我们可以通过手动释放 blockObj 的方式来释放 obj,这就需要我们在 block 内部将要退出的时候手动释放掉 blockObj ,如下这种形式

MyObject *obj = [[MyObject alloc]init];
obj.text = @"11111111111111";
TLog(@"obj",obj);

__block MyObject *blockObj = obj;
obj = nil;
void(^testBlock)() = ^(){
TLog(@"blockObj - block",blockObj);
blockObj = nil;
};
obj = nil;
testBlock();
TLog(@"blockObj",blockObj);

这种形式既能保证在 block 内部能够访问到 obj,又可以避免循环引用的问题,但是这种方法也不是完美的,其存在下面几个问题

  • 必须记住在 block 底部释放掉 block 变量,这其实跟 MRC 的形式有些类似了,不太适合 ARC
  • 当在 block 外部修改了 blockObj 时,block 内部的值也会改变,反之在 block 内部修改 blockObj 在外部再使用时值也会改变。这就需要在写代码时注意这个特性可能会带来的一些隐患
  • __block 其实提升了变量的作用域,在 block 内外访问的都是同一个 blockObj 可能会造成一些隐患

总结

__weak 本身是可以避免循环引用的问题的,但是其会导致外部对象释放了之后,block 内部也访问不到这个对象的问题,我们可以通过在 block 内部声明一个 __strong 的变量来指向 weakObj,使外部对象既能在 block 内部保持住,又能避免循环引用的问题。

__block 本身无法避免循环引用的问题,但是我们可以通过在 block 内部手动把 blockObj 赋值为 nil 的方式来避免循环引用的问题。另外一点就是 __block 修饰的变量在 block 内外都是唯一的,要注意这个特性可能带来的隐患。

扩展阅读

block使用小结、在arc中使用block、如何防止循环引用
Block教程系列
Block