Как устроена память в iOS?

iOS использует иерархическую структуру памяти с несколькими типами:

1. ОЗУ (Оперативная Память):

   • Быстрый, энергозависимый тип памяти.
   • Используется для хранения активно работающих приложений и данных.
   • Управляется операционной системой и механизмом ARC (Automatic Reference Counting) для объектов Swift/Objective-C.
   • При нехватке памяти система может выгружать (терминировать) наименее активные приложения.

2. Встроенная Память (NAND Flash):

   • Медленнее ОЗУ, но энергонезависимая.
   • Используется для хранения операционной системы, приложений, пользовательских данных (фото, видео, документы).
   • Имеет ограниченный ресурс по количеству циклов перезаписи.

3. Кэш-память (L1, L2, L3):

   • Очень быстрая память на уровне процессора.
   • Используется для хранения часто используемых инструкций и данных для ускорения доступа к ОЗУ.

ARC (Automatic Reference Counting)

• Механизм управления памятью в Swift и Objective-C, который автоматически отслеживает и управляет ссылками на объекты.
• Каждый объект имеет счетчик ссылок. Когда счетчик достигает нуля, память, занимаемая объектом, освобождается.
• Предотвращает утечки памяти, но требует внимательности при работе с циклическими сильными ссылками (strong reference cycles), которые можно разрешать с помощью weak или unowned ссылок.

Virtual Memory

• iOS использует виртуальную память, позволяя программам использовать адресное пространство большее, чем физически доступная ОЗУ.
• Страницы памяти могут быть перенесены между ОЗУ и файловой системой (хотя в iOS это происходит ограниченно, в основном через очистку неиспользуемых страниц, а не полноценный свопинг на диск как в macOS).
• Mechanisms like "compressed memory" can compress pages instead of writing them to storage.

Управление Памятью в Приложении

• Разработчик в основном работает с памятью через ARC.
• Важно избегать утечек памяти, правильно используя weak и unowned.
• Необходимо оптимизировать потребление памяти, например, загружая ресурсы по требованию, используя эффективные структуры данных и избегая создания избыточного количества объектов.
• Инструменты вроде Xcode Instruments (Allocations, Leaks) используются для профилирования потребления памяти и поиска утечек.

Пример использования weak для предотвращения цикла сильных ссылок:

class Person {
    let name: String
    var apartment: Apartment?

    init(name: String) {
        self.name = name
        print("Person \(name) is being initialized")
    }

    deinit {
        print("Person \(name) is being deinitialized")
    }
}

class Apartment {
    let unit: String
    weak var tenant: Person? // Use 'weak' here

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

    deinit {
        print("Apartment \(unit) is being deinitialized")
    }
}

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

john?.apartment = unit4A
unit4A?.tenant = john

// Если бы tenant был strong, при обнулении john и unit4A
// объекты Person и Apartment не были бы деинициализированы
john = nil // deinit called for john
unit4A = nil // deinit called for unit4A