粗谈ARC自动引用计数和GC垃圾回收
1. ARC 自动引用计数
自动引用计数（Automatic Reference Count 简称 ARC），是苹果在 WWDC 2011 年大会上提出的用于内存管理的技术。虽然 ARC 极大地简化了我们的内存管理工作，但是引用计数这种内存管理方案如果不被理解，那么就无法处理好那些棘手的循环引用问题。
引用计数（Reference Count）是一个简单而有效的管理对象生命周期的方式。当我们创建一个新对象的时候，它的引用计数为 1，当有一个新的指针指向这个对象时，我们将其引用计数加 1，当某个指针不再指向这个对象是，我们将其引用计数减 1，当对象的引用计数变为 0 时，说明这个对象不再被任何指针指向了，这个时候我们就可以将对象销毁，回收内存。由于引用计数简单有效，除了 Objective-C 语言外，微软的 COM（Component Object Model ）、C++11（C++11 提供了基于引用计数的智能指针 share_prt）等语言也提供了基于引用计数的内存管理方式。
引用计数这种内存管理方式虽然简单，但是手工写大量的操作引用计数的代码不但繁琐，而且容易被遗漏。于是苹果在 2011 年引入了 ARC。ARC 顾名思义，是自动帮我们填写引用计数代码的一项功能。
ARC 的想法来源于苹果在早期设计 Xcode 的 Analyzer 的时候，发现编译器在编译时可以帮助大家发现很多内存管理中的问题。后来苹果就想，能不能干脆编译器在编译的时候，把内存管理的代码都自动补上，带着这种想法，苹果修改了一些内存管理代码的书写方式（例如引入了 @autoreleasepool 关键字）后，在 Xcode 中实现了这个想法。
ARC 的工作原理大致是这样：当我们编译源码的时候，编译器会分析源码中每个对象的生命周期，然后基于这些对象的生命周期，来添加相应的引用计数操作代码。所以，ARC 是工作在编译期的一种技术方案，这样的好处是：
编译之后，ARC 与非 ARC 代码是没有什么差别的，所以二者可以在源码中共存。实际上，你可以通过编译参数 -fno-objc-arc 来关闭部分源代码的 ARC 特性。
相对于垃圾回收这类内存管理方案，ARC 不会带来运行时的额外开销，所以对于应用的运行效率不会有影响。相反，由于 ARC 能够深度分析每一个对象的生命周期，它能够做到比人工管理引用计数更加高效。例如在一个函数中，对一个对象刚开始有一个引用计数 +1 的操作，之后又紧接着有一个 -1 的操作，那么编译器就可以把这两个操作都优化掉。
但是也有人认为，ARC 也附带有运行期的一些机制来使 ARC 能够更好的工作，他们主要是指 weak 关键字。weak 变量能够在引用计数为 0 时被自动设置成 nil，显然是有运行时逻辑在工作的。我通常并没有把这个算在 ARC 的概念当中，当然，这更多是一个概念或定义上的分歧，因为除开 weak 逻辑之外，ARC 核心的代码都是在编译期填充的。
2. GC 垃圾回收
Android 手机通常使用 Java 来开发，而 Java 是使用垃圾回收这种内存管理方式。 那么，ARC 和垃圾回收对比，有什么优点和缺点？
虽然做 iOS 开发并不需要用到垃圾回收这种内存管理机制。但是垃圾回收被使用得非常普遍，不但有 Java，还包括 JavaScript, C#，Go 等语言。
垃圾回收简介
垃圾回收（Garbage Collection，简称 GC）这种内存管理机制最早由图灵奖获得者 John McCarthy 在 1959 年提出，垃圾回收的理论主要基于一个事实：大部分的对象的生命期都很短。
所以，GC 将内存中的对象主要分成两个区域：Young 区和 Old 区。对象先在 Young 区被创建，然后如果经过一段时间还存活着，则被移动到 Old 区。（其实还有一个 Perm 区，但是内存回收算法通常不涉及这个区域）
Young 区和 Old 区因为对象的特点不一样，所以采用了两种完全不同的内存回收算法。
Young 区的对象因为大部分生命期都很短，每次回收之后只有少部分能够存活，所以采用的算法叫 Copying 算法，简单说来就是直接把活着的对象复制到另一个地方。Young 区内部又分成了三块区域：Eden 区 , From 区 , To 区。每次执行 Copying 算法时，即将存活的对象从 Eden 区和 From 区复制到 To 区，然后交换 From 区和 To 区的名字（即 From 区变成 To 区，To 区变成 From 区）。
Old 区的对象因为都是存活下来的老司机了，所以如果用 Copying 算法的话，很可能 90% 的对象都得复制一遍了，不划算啊！所以 Old 区的回收算法叫 Mark-Sweep 算法。简单来说，就是只是把不用的对象先标记（Mark）出来，然后回收（Sweep），活着的对象就不动它了。因为大部分对象都活着，所以回收下来的对象并不多。但是这个算法会有一个问题：它会产生内存碎片，所以它一般还会带有整理内存碎片的逻辑，在算法中叫做 Compact。如何整理呢？早年用过 Windows 的硬盘碎片整理程序的朋友可能能理解，其实就是把对象插到这些空的位置里。这里面还涉及很多优化的细节，我就不一一展开了。
讲完主要的算法，接下来 GC 需要解决的问题就只剩下如何找出需要回收的垃圾对象了。为了避免 ARC 解决不了的循环引用问题，GC 引入了一个叫做「可达性」的概念，应用这个概念，即使是有循环引用的垃圾对象，也可以被回收掉。下面就给大家介绍一下这个概念。
当 GC 工作时，GC 认为当前的一些对象是有效的，这些对象包括：全局变量，栈里面的变量等，然后 GC 从这些变量出发，去标记这些变量「可达」的其它变量，这个标记是一个递归的过程，最后就像从树根的内存对象开始，把所有的树枝和树叶都记成可达的了。那除了这些「可达」的变量，别的变量就都需要被回收了。
听起来很牛逼对不对？那为什么苹果不用呢？实际上苹果在 OS X 10.5 的时候还真用了，不过在 10.7 的时候把 GC 换成了 ARC。那么，GC 有什么问题让苹果不能忍，这就是：垃圾回收的时候，整个程序需要暂停，英文把这个过程叫做：Stop the World。所以说，你知道 Android 手机有时候为什么会卡吧，GC 就相当于春运的最后一天返城高峰。当所有的对象都需要一起回收时，那种体验肯定是当时还在世的乔布斯忍受不了的。
看看下面这幅漫画，真实地展现出 GC 最尴尬的情况（漫画中提到的 Full GC，就是指执行 Old 区的内存回收）：
当然，事实上经过多年的发展，GC 的回收算法一直在被优化，人们想了各种办法来优化暂停的时间，所以情况并没有那么糟糕。
ARC 相对于 GC 的优点：
ARC 工作在编译期，在运行时没有额外开销。
ARC 的内存回收是平稳进行的，对象不被使用时会立即被回收。而 GC 的内存回收是一阵一阵的，回收时需要暂停程序，会有一定的卡顿。
ARC 相对于 GC 的缺点：
GC 真的是太简单了，基本上完全不用处理内存管理问题，而 ARC 还是需要处理类似循环引用这种内存管理问题。
GC 一类的语言相对来说学习起来更简单。
