Swift中如何安全处理闭包与类实例之间的循环引用？

题目

Swift中如何安全处理闭包与类实例之间的循环引用？

信息

• 类型：问答
• 难度：⭐⭐⭐

考点

ARC原理,闭包捕获语义,weak/unowned选择,内存泄漏检测

快速回答

在Swift中处理闭包与类实例的循环引用需要：

• 理解ARC对引用计数的管理机制
• 使用捕获列表（capture list）声明弱引用或非持有引用
• 根据对象生命周期选择weak或unowned
• 避免在闭包内隐式捕获self

示例解决方案：
{ [weak self] in
guard let self = self else { return }
// 操作self
}

解析

1. 问题本质与原理

Swift使用自动引用计数（ARC）管理内存。当闭包捕获类实例时：

• 闭包是引用类型，会强引用捕获的对象
• 若类实例也持有该闭包，则形成循环引用
• 导致对象无法释放，引发内存泄漏

class DataProcessor {
    var onComplete: (() -> Void)?

    func process() {
        // 闭包隐式捕获self（强引用）
        onComplete = { 
            self.finish() // ❌ 循环引用
        }
    }

    deinit { print("释放") }
}

let processor = DataProcessor()
processor.process() // processor和onComplete相互持有

2. 解决方案：捕获列表

使用捕获列表显式指定捕获方式：

// 正确写法
onComplete = { [weak self] in
    guard let self = self else { return }
    self.finish()
}

// 或（仅当self生命周期不短于闭包时）
onComplete = { [unowned self] in
    self.finish()
}

3. weak vs unowned 选择原则

4. 最佳实践

• 默认使用weak：除非能100%确定对象存活
• 避免隐式捕获：始终显式声明捕获列表
• 链式调用注意：[weak parent] in parent?.child?.doSomething()
• 检测工具：Xcode Memory Graph Debugger / Instruments Leaks

5. 复杂场景处理

多对象捕获：

service.fetchData { [weak viewController, weak dataModel] result in
    guard let vc = viewController, let model = dataModel else { return }
    vc.updateUI(with: result)
    model.cache(result)
}

异步竞争：

class ImageLoader {
    private var task: URLSessionTask?

    func load(url: URL, completion: @escaping (UIImage?) -> Void) {
        task = URLSession.shared.dataTask(with: url) { [weak self] data, _, _ in
            // 后台线程执行，需判断self有效性
            guard self != nil else { return } 
            // 处理图片...
            DispatchQueue.main.async {
                completion(image)
            }
        }
        task?.resume()
    }

    func cancel() { task?.cancel() }
}

6. 常见错误

• 忘记在闭包内解包weak self（直接使用self报错）
• 误用unowned导致EXC_BAD_ACCESS崩溃
• 在闭包内调用会延长self生命周期的方法（如DispatchQueue.main.async）
• 未及时取消网络请求/定时器等后台任务

7. 扩展知识

• 闭包值捕获：值类型在闭包内被复制，但引用类型仍按引用捕获
• @escaping闭包：异步操作必须显式声明，编译器会强制捕获列表检查
• weak-strong dance：guard let strongSelf = self else { return }避免操作过程中对象释放
• 协议解决方案：使用AnyObject约束协议，结合weak var delegate