@[TOC](iOS arc weak指針原理)

ARC 都幫我們做了什么？

是 LLVM 和 runTime 系統(tǒng)相互協(xié)作的一個(gè)結(jié)果，
LLVM 編繹器幫我們補(bǔ)個(gè) [obj release] 蜡饵，[obj retain]等引用增減方法。

下面將通過分析蘋果官方源碼：蘋果官方objc4_723源碼下載

weak是什么？

• weak表其實(shí)是一個(gè)hash（哈希）表鬓梅，Key是所指對(duì)象的地址，Value是weak指針的地址數(shù)組谨湘。更多人的人只是知道weak是弱引用绽快，所引用對(duì)象的計(jì)數(shù)器不會(huì)加一，并在引用對(duì)象被釋放的時(shí)候自動(dòng)被設(shè)置為nil紧阔。通常用于解決循環(huán)引用問題坊罢。但現(xiàn)在單知道這些已經(jīng)不足以應(yīng)對(duì)面試了，好多公司會(huì)問weak的原理擅耽。

weak是怎么實(shí)現(xiàn)的活孩？

1. weak原理簡介

Runtime維護(hù)了一個(gè)weak表，用于存儲(chǔ)指向某個(gè)對(duì)象的所有weak指針乖仇。weak表其實(shí)是一個(gè)hash（哈希）表憾儒，Key是所指對(duì)象的地址询兴，Value是weak指針的地址（這個(gè)地址的值是所指對(duì)象的地址）數(shù)組。

weak 的實(shí)現(xiàn)原理可以概括一下三步：

• 1起趾、初始化時(shí)：runtime會(huì)調(diào)用objc_initWeak函數(shù)诗舰，初始化一個(gè)新的weak指針指向?qū)ο蟮牡刂贰?/p>

• 2、添加引用時(shí)：objc_initWeak函數(shù)會(huì)調(diào)用 objc_storeWeak() 函數(shù)训裆， objc_storeWeak() 的作用是更新指針指向眶根，創(chuàng)建對(duì)應(yīng)的弱引用表。

• 3缭保、釋放時(shí)汛闸，調(diào)用clearDeallocating函數(shù)。clearDeallocating函數(shù)首先根據(jù)對(duì)象地址獲取所有weak指針地址的數(shù)組艺骂，然后遍歷這個(gè)數(shù)組把其中的數(shù)據(jù)設(shè)為nil诸老，最后把這個(gè)entry從weak表中刪除，最后清理對(duì)象的記錄钳恕。

2. weak簡單測(cè)試

關(guān)于對(duì)象的三個(gè)修飾詞__strong别伏、__weak、__unsafe_unretained忧额，測(cè)試結(jié)果分別用“01__strong指針引用對(duì)象.png”厘肮、“02__weak指針引用對(duì)象.png”、“03__unsafe_unretained指針引用對(duì)象.png”三張圖表示睦番。

1. 測(cè)試代碼

- (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event
{
#pragma clang diagnostic push
#pragma clang diagnostic ignored "-Wunused-variable"
    __strong ZYClass *strongZYClass;
    __weak ZYClass *weakZYClass;
    __unsafe_unretained ZYClass *unsafeZYClass;
#pragma clang diagnostic pop
    
    NSLog(@"test begin");
    
    {
        ZYClass *zyClass = [[ZYClass alloc] init];
        strongZYClass = zyClass;
//        weakZYClass = zyClass;
//        unsafeZYClass = zyClass;

    }
    
    NSLog(@"test over%@",strongZYClass);
}

測(cè)試結(jié)果：

• 01__strong指針引用對(duì)象

  
  
  01__strong指針引用對(duì)象

• 02__weak指針引用對(duì)象

  
  
  02__weak指針引用對(duì)象

• 03__unsafe_unretained指針引用對(duì)象

  
  
  03__unsafe_unretained指針引用對(duì)象

"zyClass"定義的作用域如下：

 {
        ZYClass *zyClass = [[ZYClass alloc] init];
        strongZYClass = zyClass;
//        weakZYClass = zyClass;
//        unsafeZYClass = zyClass;

    }

鑒于__strong指針對(duì)對(duì)象有強(qiáng)引用關(guān)系类茂，所以"zyClass"在出作用域后并沒有立即銷毀；
__weak指針對(duì)對(duì)象是弱引用關(guān)系托嚣，不持有引用對(duì)象巩检。所以"zyClass"在出作用域后就銷毀了；
__unsafe_unretained指針對(duì)對(duì)象是弱引用關(guān)系示启，不持有引用對(duì)象兢哭。所以"zyClass"在出作用域后就銷毀了。（與__weak不同的是夫嗓，__weak引用的對(duì)象銷毀后迟螺，系統(tǒng)會(huì)將對(duì)象置為nil，而__unsafe_unretained不這么做舍咖，導(dǎo)致EXC_BAD_ACCESS錯(cuò)誤矩父。）

3. weak原理分析

3.1 weak指針幫我們干了啥?

• 程序運(yùn)行時(shí)將弱引用存到一個(gè)哈希表中，當(dāng)對(duì)象obj要銷毀的時(shí)候排霉，哈希函數(shù)根據(jù)obj地址獲取到索引窍株，然后從哈希表中取出obj對(duì)應(yīng)的弱引用集合weak_entries，遍歷weak_entries并一一清空

• 分析objc 源碼：
  當(dāng)一個(gè)對(duì)象釋放的時(shí)候，會(huì)執(zhí)行"- (void)dealloc {}"方法夹姥，在objc源碼的“NSObject.mm”中找到了該函數(shù)以及相關(guān)調(diào)用流程

// Replaced by NSZombies
- (void)dealloc {
    _objc_rootDealloc(self);
}

void _objc_rootDealloc(id obj)
{
    assert(obj);

    obj->rootDealloc();
}

inline void objc_object::rootDealloc()
{
    if (isTaggedPointer()) return;  // fixme necessary?
   /* nonpointer 0 代表普通的指針 0，代表普通的指針辙诞，存儲(chǔ)著Class辙售、Meta-Class對(duì)象的內(nèi)存地址
     1，代表優(yōu)化過飞涂，使用位域存儲(chǔ)更多的信息
     has_assoc 是否有關(guān)聯(lián)對(duì)象 如果沒有釋放會(huì)很快
     has_cxx_dtor 是否有C++析構(gòu)函數(shù) 如果沒有釋放會(huì)更快
     weakly_referenced 釋放有被弱引用指向 如果沒有 釋放會(huì)更快
     has_sidetable_rc 引用計(jì)數(shù)器是否過大無法存儲(chǔ)在isa中
     如果為1旦部，那么引用計(jì)數(shù)會(huì)存儲(chǔ)在一個(gè)叫SideTable的類的屬性中
    */
    /// 快速釋放對(duì)象 滿足上邊的條件
    if (fastpath(isa.nonpointer  &&  
                 !isa.weakly_referenced  &&  
                 !isa.has_assoc  &&  
                 !isa.has_cxx_dtor  &&  
                 !isa.has_sidetable_rc))
    {
        assert(!sidetable_present());
        free(this);
    } 
    else {///不能夠快速是否 需要進(jìn)一步做釋放處理
        object_dispose((id)this);
    }
}

id object_dispose(id obj)
{
    if (!obj) return nil;
    /// 釋放對(duì)象前 要將對(duì)象的關(guān)聯(lián)屬性 weak 指針置空 修改引用計(jì)數(shù) isa 指針的一些信息
    objc_destructInstance(obj);    
    free(obj);

    return nil;
}

/***********************************************************************
* objc_destructInstance
* Destroys an instance without freeing memory. 
* Calls C++ destructors.
* Calls ARC ivar cleanup.
* Removes associative references.
* Returns `obj`. Does nothing if `obj` is nil.
**********************************************************************/
void *objc_destructInstance(id obj) 
{
    if (obj) {
        // Read all of the flags at once for performance.
        /// 是否有C++析構(gòu)函數(shù)
        bool cxx = obj->hasCxxDtor();
        /// 是否有關(guān)聯(lián)屬性
        bool assoc = obj->hasAssociatedObjects();

        // This order is important.
        //清除對(duì)象的成員變量
        if (cxx) object_cxxDestruct(obj); 
        //清除對(duì)象的關(guān)聯(lián)對(duì)象
        if (assoc) _object_remove_assocations(obj);
        ///明確回收
        obj->clearDeallocating();
    }

    return obj;
}


inline void objc_object::clearDeallocating()
{
    if (slowpath(!isa.nonpointer)) {
        // Slow path for raw pointer isa.
        sidetable_clearDeallocating();
    }
    else if (slowpath(isa.weakly_referenced  ||  isa.has_sidetable_rc)) {
        // Slow path for non-pointer isa with weak refs and/or side table data.
        clearDeallocating_slow();
    }

    assert(!sidetable_present());
}


// Slow path of clearDeallocating() 
// for objects with nonpointer isa
// that were ever weakly referenced 
// or whose retain count ever overflowed to the side table.
NEVER_INLINE void objc_object::clearDeallocating_slow()
{
    assert(isa.nonpointer  &&  (isa.weakly_referenced || isa.has_sidetable_rc));

    SideTable& table = SideTables()[this];
    table.lock();///加鎖
    if (isa.weakly_referenced) {/// 有弱引用指向
        weak_clear_no_lock(&table.weak_table, (id)this);
    }
    if (isa.has_sidetable_rc) {
        table.refcnts.erase(this);
    }
    table.unlock();///解鎖
}


/** 
 * Called by dealloc; nils out all weak pointers that point to the 
 * provided object so that they can no longer be used.
 * 
 * @param weak_table 
 * @param referent The object being deallocated. 
 */
void weak_clear_no_lock(weak_table_t *weak_table, id referent_id) 
{
    ///當(dāng)前對(duì)象強(qiáng)轉(zhuǎn)為 objc_object 結(jié)構(gòu)體指針類型
    objc_object *referent = (objc_object *)referent_id;
    ///獲weak散列表中跟當(dāng)前對(duì)象對(duì)應(yīng)的  weak_entry_t *結(jié)構(gòu)體指針
    weak_entry_t *entry = weak_entry_for_referent(weak_table, referent);
    if (entry == nil) {///如果為 nil 代表 沒有查找到這個(gè)對(duì)象在 weak 表里存放 可能是這個(gè)對(duì)象轉(zhuǎn)成CF對(duì)象 并轉(zhuǎn)移了對(duì)象引用計(jì)數(shù)所有權(quán)
        /// XXX shouldn't happen, but does with mismatched CF/objc
        //printf("XXX no entry for clear deallocating %p\n", referent);
        return;
    }

    // zero out references
    // 存放所有 weak 指針數(shù)組
    weak_referrer_t *referrers;
    size_t count;
    
    if (entry->out_of_line()) {
        referrers = entry->referrers;
        count = TABLE_SIZE(entry);
    } 
    else {
        referrers = entry->inline_referrers;
        count = WEAK_INLINE_COUNT;
    }
    
    for (size_t i = 0; i < count; ++i) {
        objc_object **referrer = referrers[I];
        ///weak 指針數(shù)組中的元素 是 當(dāng)前對(duì)象指向的指針地址 將指針置空 nil
        if (referrer) {
            if (*referrer == referent) {
                *referrer = nil;
            }
            else if (*referrer) {
                _objc_inform("__weak variable at %p holds %p instead of %p. "
                             "This is probably incorrect use of "
                             "objc_storeWeak() and objc_loadWeak(). "
                             "Break on objc_weak_error to debug.\n", 
                             referrer, (void*)*referrer, (void*)referent);
                objc_weak_error();
            }
        }
    }
    ///從 weak 表中移除跟當(dāng)前對(duì)象weak_entry_t有關(guān)的內(nèi)容
    weak_entry_remove(weak_table, entry);
}

/**weak_entry_for_referent(weak_table_t *weak_table, objc_object *referent) 根據(jù)當(dāng)前對(duì)象指針作為查找條件從  
weak_table_t 中獲取 weak_entry_t * 指針類型結(jié)構(gòu)體  
這里邊是一個(gè)簡單的 hash 算法 用對(duì)象內(nèi)存地址轉(zhuǎn)成一個(gè) hash 值 
然后 & weak_table->mask 獲得一個(gè)開始索引 然后根據(jù)這個(gè)索引在數(shù)組里查找元素 ,
如果生成的索引查找的元素不是我們想要的 ,
可以用 index + 1 &  weak_table->mask 重新生成一個(gè) index , 
直到算出一個(gè)合適的索引 ,然后從數(shù)組里 取出 一個(gè) weak_entry_t * 結(jié)構(gòu)體指針
*/

/** 
 * Return the weak reference table entry for the given referent. 
 * If there is no entry for referent, return NULL. 
 * Performs a lookup.
 *
 * @param weak_table 
 * @param referent The object. Must not be nil.
 * 
 * @return The table of weak referrers to this object. 
 */
static weak_entry_t * weak_entry_for_referent(weak_table_t *weak_table, objc_object *referent)
{
    assert(referent);

    weak_entry_t *weak_entries = weak_table->weak_entries;

    if (!weak_entries) return nil;
    ///用對(duì)象內(nèi)存地址轉(zhuǎn)成一個(gè) hash 值 然后 & weak_table->mask 獲得一個(gè)開始索引
    size_t begin = hash_pointer(referent) & weak_table->mask;
    size_t index = begin;
    size_t hash_displacement = 0;
    ///直到 index 對(duì)應(yīng)的  weak_entries[index].referent ==  referent 是我們要釋放掉的對(duì)象時(shí) 才會(huì)退出循環(huán) 
    while (weak_table->weak_entries[index].referent != referent) {
         /// 用 index + 1 方式 生成一個(gè)新的 index 繼續(xù)在 weak_entries查找 
        index = (index+1) & weak_table->mask;
        if (index == begin) bad_weak_table(weak_table->weak_entries);
        hash_displacement++;
        if (hash_displacement > weak_table->max_hash_displacement) {
            return nil;
        }
    }
    ///根據(jù)計(jì)算出來的 index 取出一個(gè)weak_entry_t * 結(jié)構(gòu)體指針
    return &weak_table->weak_entries[index];
}

• 函數(shù)inline void objc_object::rootDealloc()中有一句判斷if (isTaggedPointer()) return; // fixme necessary?，這個(gè)地方條件成立就會(huì)return ,而不會(huì)釋放對(duì)象较店，為什么士八？

實(shí)際上蘋果在64位系統(tǒng)開始推出了“Tagged Pointer”技術(shù)來優(yōu)化NSNumber、NSString梁呈、NSDate等小對(duì)象的存儲(chǔ)婚度，在沒有引入“Tagged Pointer”技術(shù)之前，NSNumber等對(duì)象需要?jiǎng)討B(tài)分配內(nèi)存官卡、維護(hù)引用技術(shù)蝗茁，NSNumber指針存儲(chǔ)的是NSNumber對(duì)象的地址值。iOS引入“Tagged Pointer”技術(shù)之后寻咒，NSNumber指針里面存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)變成了“Tag+Data”,也就是直接將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在指針中哮翘。僅當(dāng)指針不夠存儲(chǔ)數(shù)據(jù)時(shí)，才會(huì)使用動(dòng)態(tài)分配內(nèi)存的方式來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)毛秘。
“Tagged Pointer”的好處是：一方面節(jié)約計(jì)算機(jī)內(nèi)存饭寺，另一方面因?yàn)榭梢灾苯訌闹羔樦凶x取數(shù)據(jù)，可以節(jié)約之前objc_msgSend流程消耗的時(shí)間叫挟。
那對(duì)于下面三個(gè)“對(duì)象”（這里注意“”修飾艰匙，因?yàn)閍、b本質(zhì)上屬于Tagged Pointer類型霞揉，而不是OC對(duì)象）：
a. NSNumber *number1 = @4;
b. NSNumber number2 = @5;
c. NSNumber number3 = @(0xFFFFFFFFFFFFFFF)旬薯。
對(duì)于a、b适秩，所對(duì)應(yīng)的二級(jí)制編碼分別為0b0100绊序、0b0101,僅僅占用3 bit，用一個(gè)字節(jié)(8bit)就足夠存儲(chǔ)了秽荞，而OC的指針number1骤公、number2都占用8個(gè)字節(jié)，因此我們完全可以將a扬跋、b的值存放在指針中阶捆，那么a、b實(shí)際上就不是真正的對(duì)象了，也就不存在執(zhí)行所謂的- (void) dealloc{}流程洒试。如果按照64位之前的策略倍奢，那存儲(chǔ)a、b這樣的小對(duì)象垒棋，需要在堆空間alloc init出一個(gè)NSNumber對(duì)象卒煞，然后將@10放入對(duì)象中，這個(gè)過程至少占用16字節(jié)叼架，然后在棧區(qū)用一個(gè)指針指向這個(gè)NSNumber對(duì)象畔裕，棧空間指針又占用8字節(jié)乖订，所以至少需要24字節(jié)存儲(chǔ)a扮饶、b這樣的小對(duì)象，很浪費(fèi)內(nèi)存乍构。

• 分析代碼得到甜无，當(dāng)一個(gè)對(duì)象被回收的時(shí)候調(diào)用流程：

1. -(void)dealloc ->
2. _objc_rootDealloc(id obj) ->
3. objc_object::rootDealloc() ->
4. object_dispose(id obj) ->
5. objc_destructInstance(id obj) ->
6. objc_object::clearDeallocating() ->
7. objc_object::clearDeallocating_slow() ->
8. weak_clear_no_lock(weak_table_t weak_table, id referent_id) ->
9. weak_entry_for_referent(weak_table_t *weak_table, objc_object *referent)

再看一次"weak_entry_t * weak_entry_for_referent(weak_table_t *weak_table, objc_object *referent)"函數(shù)實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)

///直到 index 對(duì)應(yīng)的  weak_entries[index].referent ==  referent 是我們要釋放掉的對(duì)象時(shí) 才會(huì)退出循環(huán) 
    while (weak_table->weak_entries[index].referent != referent) {
         /// 用 index + 1 方式 生成一個(gè)新的 index 繼續(xù)在 weak_entries查找 
        index = (index+1) & weak_table->mask;
        if (index == begin) bad_weak_table(weak_table->weak_entries);
        hash_displacement++;
        if (hash_displacement > weak_table->max_hash_displacement) {
            return nil;
        }
    }

函數(shù)內(nèi)部利用正在被dealloc的對(duì)象地址referent 通過哈希函數(shù)hash_pointer()計(jì)算，再&weak_table->mask獲得begin索引蜡吧，所以可推測(cè)weak_table是一個(gè)散列表結(jié)構(gòu)毫蚓，weak_table來自于SideTable對(duì)象中的“weak_table”成員，有了這個(gè)當(dāng)前對(duì)象在散列表中的索引昔善，就可以通過索引獲取當(dāng)前對(duì)象的弱引用數(shù)組了（當(dāng)然根據(jù)獲取到的begin索引得到的散列結(jié)果可能并不是這個(gè)“dealloc對(duì)象”的元潘，因?yàn)榇嬖谏⒘袥_突箫攀，所以這里面有while ()循環(huán)判斷當(dāng)前index散列值的“ referent”與我們傳入的“ referent”是否匹配）川尖。

通過這個(gè)while循環(huán)，可見這個(gè)散列表解決散列沖突采用的是“開放尋址法”江咳。

程序運(yùn)行時(shí)將弱引用存到一個(gè)哈希表中返咱，當(dāng)對(duì)象obj要銷毀的時(shí)候钥庇，哈希函數(shù)根據(jù)obj地址獲取到索引，然后從哈希表中取出obj對(duì)應(yīng)的弱引用集合weak_entries咖摹，遍歷weak_entries并一一清空（也就對(duì)應(yīng)源碼中函數(shù)void weak_clear_no_lock(weak_table_t weak_table, id referent_id)所做的referrer = nil;）评姨。

3.2 weak實(shí)現(xiàn)的流程

3.2.1 初始化時(shí)：runtime會(huì)調(diào)用objc_initWeak函數(shù)，objc_initWeak函數(shù)會(huì)初始化一個(gè)新的weak指針指向?qū)ο蟮牡刂贰?/h6>

{
    NSObject *obj = [[NSObject alloc] init];
    id __weak obj1 = obj;
}

當(dāng)我們初始化一個(gè)weak變量時(shí)萤晴，runtime會(huì)調(diào)用 NSObject.mm 中的objc_initWeak函數(shù)吐句。這個(gè)函數(shù)在Clang中的聲明如下：

id objc_initWeak(id *object, id value);

而對(duì)于 objc_initWeak() 方法的實(shí)現(xiàn)

id objc_initWeak(id *location, id newObj) {
// 查看對(duì)象實(shí)例是否有效
// 無效對(duì)象直接導(dǎo)致指針釋放
    if (!newObj) {
        *location = nil;
        return nil;
    }
    // 這里傳遞了三個(gè) bool 數(shù)值
    // 使用 template 進(jìn)行常量參數(shù)傳遞是為了優(yōu)化性能
    return storeWeakfalse/*old*/, true/*new*/, true/*crash*/>
    (location, (objc_object*)newObj);
}

可以看出，這個(gè)函數(shù)僅僅是一個(gè)深層函數(shù)的調(diào)用入口店读，而一般的入口函數(shù)中嗦枢，都會(huì)做一些簡單的判斷（例如 objc_msgSend 中的緩存判斷），這里判斷了其指針指向的類對(duì)象是否有效屯断，無效直接釋放文虏，不再往深層調(diào)用函數(shù)侣诺。否則，object將被注冊(cè)為一個(gè)指向value的__weak對(duì)象氧秘。而這事應(yīng)該是objc_storeWeak函數(shù)干的年鸳。

注意：objc_initWeak函數(shù)有一個(gè)前提條件：就是object必須是一個(gè)沒有被注冊(cè)為__weak對(duì)象的有效指針。而value則可以是null丸相，或者指向一個(gè)有效的對(duì)象阻星。

3.2.2 添加引用時(shí)：objc_initWeak函數(shù)會(huì)調(diào)用 objc_storeWeak() 函數(shù)， objc_storeWeak() 的作用是更新指針指向已添，創(chuàng)建對(duì)應(yīng)的弱引用表。

1. objc_storeWeak的函數(shù)聲明如下：

id objc_storeWeak(id *location, id value);

2. objc_storeWeak() 的具體實(shí)現(xiàn)如下：

// HaveOld:     true - 變量有值
//             false - 需要被及時(shí)清理滥酥，當(dāng)前值可能為 nil
// HaveNew:     true - 需要被分配的新值更舞，當(dāng)前值可能為 nil
//             false - 不需要分配新值
// CrashIfDeallocating: true - 說明 newObj 已經(jīng)釋放或者 newObj 不支持弱引用，該過程需要暫停
//             false - 用 nil 替代存儲(chǔ)
template bool HaveOld, bool HaveNew, bool CrashIfDeallocating>
static id storeWeak(id *location, objc_object *newObj) {
    // 該過程用來更新弱引用指針的指向
    // 初始化 previouslyInitializedClass 指針
    Class previouslyInitializedClass = nil;
    id oldObj;
    // 聲明兩個(gè) SideTable
    // ① 新舊散列創(chuàng)建
    SideTable *oldTable;
    SideTable *newTable;
    // 獲得新值和舊值的鎖存位置（用地址作為唯一標(biāo)示）
    // 通過地址來建立索引標(biāo)志坎吻，防止桶重復(fù)
    // 下面指向的操作會(huì)改變舊值
retry:
    if (HaveOld) {
        // 更改指針缆蝉，獲得以 oldObj 為索引所存儲(chǔ)的值地址
        oldObj = *location;
        oldTable = &SideTables()[oldObj];
    } else {
        oldTable = nil;
    }
    if (HaveNew) {
        // 更改新值指針，獲得以 newObj 為索引所存儲(chǔ)的值地址
        newTable = &SideTables()[newObj];
    } else {
        newTable = nil;
    }
    // 加鎖操作瘦真，防止多線程中競(jìng)爭(zhēng)沖突
    SideTable::lockTwoHaveOld, HaveNew>(oldTable, newTable);
    // 避免線程沖突重處理
    // location 應(yīng)該與 oldObj 保持一致刊头，如果不同，說明當(dāng)前的 location 已經(jīng)處理過 oldObj 可是又被其他線程所修改
    if (HaveOld  &&  *location != oldObj) {
        SideTable::unlockTwoHaveOld, HaveNew>(oldTable, newTable);
        goto retry;
    }
    // 防止弱引用間死鎖
    // 并且通過 +initialize 初始化構(gòu)造器保證所有弱引用的 isa 非空指向
    if (HaveNew  &&  newObj) {
        // 獲得新對(duì)象的 isa 指針
        Class cls = newObj->getIsa();
        // 判斷 isa 非空且已經(jīng)初始化
        if (cls != previouslyInitializedClass  &&
            !((objc_class *)cls)->isInitialized()) {
            // 解鎖
            SideTable::unlockTwoHaveOld, HaveNew>(oldTable, newTable);
            // 對(duì)其 isa 指針進(jìn)行初始化
            _class_initialize(_class_getNonMetaClass(cls, (id)newObj));
            // 如果該類已經(jīng)完成執(zhí)行 +initialize 方法是最理想情況
            // 如果該類 +initialize 在線程中
            // 例如 +initialize 正在調(diào)用 storeWeak 方法
            // 需要手動(dòng)對(duì)其增加保護(hù)策略诸尽，并設(shè)置 previouslyInitializedClass 指針進(jìn)行標(biāo)記
            previouslyInitializedClass = cls;
            // 重新嘗試
            goto retry;
        }
    }
    // ② 清除舊值
    if (HaveOld) {
        weak_unregister_no_lock(&oldTable->weak_table, oldObj, location);
    }
    // ③ 分配新值
    if (HaveNew) {
        newObj = (objc_object *)weak_register_no_lock(&newTable->weak_table,
                                                      (id)newObj, location,
                                                      CrashIfDeallocating);
        // 如果弱引用被釋放 weak_register_no_lock 方法返回 nil
        // 在引用計(jì)數(shù)表中設(shè)置若引用標(biāo)記位
        if (newObj  &&  !newObj->isTaggedPointer()) {
            // 弱引用位初始化操作
            // 引用計(jì)數(shù)那張散列表的weak引用對(duì)象的引用計(jì)數(shù)中標(biāo)識(shí)為weak引用
            newObj->setWeaklyReferenced_nolock();
        }
        // 之前不要設(shè)置 location 對(duì)象原杂，這里需要更改指針指向
        *location = (id)newObj;
    }
    else {
        // 沒有新值，則無需更改
    }
    SideTable::unlockTwoHaveOld, HaveNew>(oldTable, newTable);
    return (id)newObj;
}

3. 撇開源碼中各種鎖操作您机，來看看這段代碼都做了些什么穿肄。

• SideTable

SideTable 這個(gè)結(jié)構(gòu)體，我給他起名引用計(jì)數(shù)和弱引用依賴表际看，因?yàn)樗饕糜诠芾韺?duì)象的引用計(jì)數(shù)和 weak 表咸产。在 NSObject.mm 中聲明其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：

struct SideTable {
// 保證原子操作的自旋鎖
    spinlock_t slock;
    // 引用計(jì)數(shù)的 hash 表
    RefcountMap refcnts;
    // weak 散列表 所有 weak 指針存放在這個(gè)表里，weak 引用全局 hash 表
    weak_table_t weak_table;
}

對(duì)于 slock 和 refcnts 兩個(gè)成員不用多說仲闽，第一個(gè)是為了防止競(jìng)爭(zhēng)選擇的自旋鎖脑溢，第二個(gè)是協(xié)助對(duì)象的 isa 指針的 extra_rc 共同引用計(jì)數(shù)的變量（對(duì)于對(duì)象結(jié)果，在今后的文中提到）赖欣。這里主要看 weak 全局 hash 表的結(jié)構(gòu)與作用屑彻。

• weak表

weak表是一個(gè)弱引用表，實(shí)現(xiàn)為一個(gè)weak_table_t結(jié)構(gòu)體畏鼓，存儲(chǔ)了某個(gè)對(duì)象相關(guān)的的所有的弱引用信息酱酬。其定義如下(具體定義在objc-weak.h中)：

 struct weak_table_t {
    // 指針數(shù)組 存放 weak_entry_t 類型，保存了所有指向指定對(duì)象的 weak 指針
    weak_entry_t *weak_entries;
    // 存儲(chǔ)空間云矫，散列表最大可存放內(nèi)容容量 
    size_t    num_entries;
    // 參與判斷引用計(jì)數(shù)輔助量膳沽，&mask 可以獲取一個(gè) key 從而在散列表快速查找某個(gè)元素 
    uintptr_t mask;
    // hash key 最大偏移值
    uintptr_t max_hash_displacement;
};

這是一個(gè)全局弱引用hash表。使用不定類型對(duì)象的地址作為 key ，用 weak_entry_t 類型結(jié)構(gòu)體對(duì)象作為 value 挑社。其中的 weak_entries 成員陨界，從字面意思上看，即為弱引用表入口痛阻。其實(shí)現(xiàn)也是這樣的菌瘪。

其中weak_entry_t是存儲(chǔ)在弱引用表中的一個(gè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)體，它負(fù)責(zé)維護(hù)和存儲(chǔ)指向一個(gè)對(duì)象的所有弱引用hash表阱当。其定義如下：

typedef objc_object ** weak_referrer_t;
struct weak_entry_t {
    DisguisedPtrobjc_object> referent;
    union {
        struct {
            weak_referrer_t *referrers;
            uintptr_t        out_of_line : 1;
            uintptr_t        num_refs : PTR_MINUS_1;
            uintptr_t        mask;
            uintptr_t        max_hash_displacement;
        };
        struct {
            // out_of_line=0 is LSB of one of these (don't care which)
            weak_referrer_t  inline_referrers[WEAK_INLINE_COUNT];
        };
    }
}

在 weak_entry_t 的結(jié)構(gòu)中俏扩，DisguisedPtr referent 是對(duì)泛型對(duì)象的指針做了一個(gè)封裝，通過這個(gè)泛型類來解決內(nèi)存泄漏的問題弊添。從注釋中寫 out_of_line 成員為最低有效位录淡，當(dāng)其為0的時(shí)候， weak_referrer_t 成員將擴(kuò)展為多行靜態(tài) hash table油坝。其實(shí)其中的 weak_referrer_t 是二維 objc_object 的別名嫉戚，通過一個(gè)二維指針地址偏移，用下標(biāo)作為 hash 的 key澈圈，做成了一個(gè)弱引用散列彬檀。

那么在有效位未生效的時(shí)候，out_of_line 瞬女、 num_refs窍帝、 mask 、 max_hash_displacement 有什么作用诽偷？

//out_of_line：最低有效位盯桦，也是標(biāo)志位。當(dāng)標(biāo)志位 0 時(shí)渤刃，增加引用表指針緯度拥峦。

//num_refs：引用數(shù)值。這里記錄弱引用表中引用有效數(shù)字卖子，因?yàn)槿跻帽硎褂玫氖庆o態(tài) hash 結(jié)構(gòu)略号，所以需要使用變量來記錄數(shù)目。

//mask：計(jì)數(shù)輔助量洋闽。

//max_hash_displacement：hash 元素上限閥值玄柠。

其實(shí) out_of_line 的值通常情況下是等于零的，所以弱引用表總是一個(gè) objc_objective 指針二維數(shù)組诫舅。一維 objc_objective 指針可構(gòu)成一張弱引用散列表羽利，通過第三緯度實(shí)現(xiàn)了多張散列表，并且表數(shù)量為 WEAK_INLINE_COUNT 刊懈。

總結(jié)一下 StripedMap[] ：

StripedMap 是一個(gè)模板類这弧，在這個(gè)類中有一個(gè) array 成員娃闲，用來存儲(chǔ) PaddedT 對(duì)象，并且其中對(duì)于 [] 符的重載定義中匾浪，會(huì)返回這個(gè) PaddedT 的 value 成員皇帮，這個(gè) value 就是我們傳入的 T 泛型成員，也就是 SideTable 對(duì)象蛋辈。在 array 的下標(biāo)中属拾，這里使用了 indexForPointer 方法通過位運(yùn)算計(jì)算下標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了靜態(tài)的 Hash Table冷溶。而在 weak_table 中渐白，其成員 weak_entry 會(huì)將傳入對(duì)象的地址加以封裝起來，并且其中也有訪問全局弱引用表的入口逞频。

加粗樣式

舊對(duì)象解除注冊(cè)操作 weak_unregister_no_lock

該方法主要作用是將舊對(duì)象在 weak_table 中接觸 weak 指針的對(duì)應(yīng)綁定礼预。根據(jù)函數(shù)名，稱之為解除注冊(cè)操作虏劲。從源碼中，可以知道其功能就是從 weak_table 中接觸 weak 指針的綁定褒颈。而其中的遍歷查詢柒巫，就是針對(duì)于 weak_entry 中的多張弱引用散列表。

新對(duì)象添加注冊(cè)操作 weak_register_no_lock

這一步與上一步相反谷丸，通過 weak_register_no_lock 函數(shù)把心的對(duì)象進(jìn)行注冊(cè)操作堡掏，完成與對(duì)應(yīng)的弱引用表進(jìn)行綁定操作。

初始化弱引用對(duì)象流程一覽

弱引用的初始化刨疼，從上文的分析中可以看出泉唁，主要的操作部分就在弱引用表的取鍵、查詢散列揩慕、創(chuàng)建弱引用表等操作亭畜，可以總結(jié)出如下的流程圖：

在這里插入圖片描述

這個(gè)圖中省略了很多情況的判斷，但是當(dāng)聲明一個(gè) weak 會(huì)調(diào)用上圖中的這些方法迎卤。當(dāng)然拴鸵， storeWeak 方法不僅僅用在 weak 的聲明中，在 class 內(nèi)部的操作中也會(huì)常常通過該方法來對(duì) weak 對(duì)象進(jìn)行操作蜗搔。

3.2.3 釋放時(shí)劲藐，調(diào)用clearDeallocating函數(shù)。clearDeallocating函數(shù)首先根據(jù)對(duì)象地址獲取所有weak指針地址的數(shù)組樟凄，然后遍歷這個(gè)數(shù)組把其中的數(shù)據(jù)設(shè)為nil聘芜，最后把這個(gè)entry從weak表中刪除，最后清理對(duì)象的記錄缝龄。

• 當(dāng)weak引用指向的對(duì)象被釋放時(shí)汰现，又是如何去處理weak指針的呢挂谍？當(dāng)釋放對(duì)象時(shí)，其基本流程如下：

(1) 調(diào)用objc_release
(2) 因?yàn)閷?duì)象的引用計(jì)數(shù)為0服鹅，所以執(zhí)行dealloc
(3) 在dealloc中凳兵，調(diào)用了_objc_rootDealloc函數(shù)
(4) 在_objc_rootDealloc中，調(diào)用了object_dispose函數(shù)
(5) 調(diào)用objc_destructInstance
(6) 最后調(diào)用objc_clear_deallocating

1. 調(diào)用objc_release
2. 因?yàn)閷?duì)象的引用計(jì)數(shù)為0企软，所以執(zhí)行dealloc
3. 在dealloc中庐扫，調(diào)用了_objc_rootDealloc函數(shù)
4. 在_objc_rootDealloc中，調(diào)用了object_dispose函數(shù)
5. 調(diào)用objc_destructInstance
6. 最后調(diào)用objc_clear_deallocating
   objc_clear_deallocating函數(shù)實(shí)現(xiàn)：

void  objc_clear_deallocating(id obj) 
{
    assert(obj);
    assert(!UseGC);
    if (obj->isTaggedPointer()) return;
   obj->clearDeallocating();
}

也就是調(diào)用了clearDeallocating仗哨，繼續(xù)追蹤可以發(fā)現(xiàn)形庭，它最終是使用了迭代器來取weak表的value，然后調(diào)用weak_clear_no_lock,然后查找對(duì)應(yīng)的value厌漂，將該weak指針置空萨醒，weak_clear_no_lock函數(shù)的實(shí)現(xiàn)如下：

/**
 * Called by dealloc; nils out all weak pointers that point to the
 * provided object so that they can no longer be used.
 *
 * @param weak_table
 * @param referent The object being deallocated.
 */
void weak_clear_no_lock(weak_table_t *weak_table, id referent_id)
{
    objc_object *referent = (objc_object *)referent_id;
    weak_entry_t *entry = weak_entry_for_referent(weak_table, referent);
    if (entry == nil) {
        /// XXX shouldn't happen, but does with mismatched CF/objc
        //printf("XXX no entry for clear deallocating %p\n", referent);
        return;
    }
    // zero out references
    weak_referrer_t *referrers;
    size_t count;

    if (entry->out_of_line) {
        referrers = entry->referrers;
        count = TABLE_SIZE(entry);
    }
    else {
        referrers = entry->inline_referrers;
        count = WEAK_INLINE_COUNT;
    }

    for (size_t i = 0; i < count; ++i) {
        objc_object **referrer = referrers[I];
        if (referrer) {
            if (*referrer == referent) {
                *referrer = nil;
            }
            else if (*referrer) {
                _objc_inform("__weak variable at %p holds %p instead of %p. "
                             "This is probably incorrect use of "
                             "objc_storeWeak() and objc_loadWeak(). "
                             "Break on objc_weak_error to debug.\n",
                             referrer, (void*)*referrer, (void*)referent);
                objc_weak_error();
            }
        }
    }
    weak_entry_remove(weak_table, entry);
}

objc_clear_deallocating該函數(shù)的動(dòng)作如下：

1、從weak表中獲取廢棄對(duì)象的地址為鍵值的記錄

2苇倡、將包含在記錄中的所有附有 weak修飾符變量的地址富纸，賦值為nil

3、將weak表中該記錄刪除

4旨椒、從引用計(jì)數(shù)表中刪除廢棄對(duì)象的地址為鍵值的記錄