swift 進(jìn)階之路：學(xué)習(xí)大綱

swift引用計(jì)數(shù)：

• swift對(duì)象都是以HeapObject為模板創(chuàng)建，其中HeapObject的模板中第二個(gè)元素檐盟，是refCount引用計(jì)數(shù)屬性传睹，該屬性記錄了strong(強(qiáng)引用計(jì)數(shù))和unowned(弱引用計(jì)數(shù))等信息叫潦。
• weak修飾的對(duì)象，會(huì)另外生成WeakReference對(duì)象，內(nèi)部HeapObjectSideTableEntry散列表類- - 在原heapObject類的基礎(chǔ)上水援，重新記錄了refCount（管理strong和unowned引用計(jì)數(shù)）并新增了weakBits弱引用計(jì)數(shù)。

swift與OC強(qiáng)引用計(jì)數(shù)對(duì)比

• OC中創(chuàng)建實(shí)例對(duì)象時(shí)為0

• swift中創(chuàng)建實(shí)例對(duì)象時(shí)默認(rèn)為1

1. Swift三大引用計(jì)數(shù)(strong茅郎、unowned蜗元、weak)

• 不管是哪種引用，持有的都是原對(duì)象（從p到p5內(nèi)存地址可以看出）
• 在每一行執(zhí)行完后系冗，x/4g打印p對(duì)象內(nèi)存信息奕扣，在第二個(gè)地址上，可以清晰感受到掌敬，強(qiáng)引用和無(wú)主引用的引用計(jì)數(shù)在有規(guī)律的增加惯豆，而弱引用卻沒有變化。

refCount內(nèi)存布局

• isImmortal（0）

• UnownedRefCount（1-31）： unowned的引用計(jì)數(shù)

• isDeinitingMask（32）：是否進(jìn)行釋放操作

• StrongExtraRefCount（33-62）： 強(qiáng)引用計(jì)數(shù)

• UseSlowRC（63）

重點(diǎn)關(guān)注UnownedRefCount和StrongExtraRefCount

總結(jié)

對(duì)于HeapObject來(lái)說(shuō)奔害，其refCounts有兩種：

• 無(wú)弱引用：strongCount+ unownedCount
• 有弱引用：object + xxx + （strongCount + unownedCount） + weakCount

HeapObject {
    InlineRefCountBit {strong count + unowned count }

    HeapObjectSideTableEntry{
        HeapObject *object
        xxx
        strong Count + unowned Count（uint64_t）//64位
        weak count（uint32_t)//32位
    }
}

弱引用

• 我們知道swift是使用ARC（自動(dòng)引用計(jì)數(shù)管理）的楷兽。如果產(chǎn)生循環(huán)引用，我們必須有弱引用機(jī)制去打破循環(huán)华临。

swift中的弱引用芯杀，使用weak修飾。與OC不同的是：

• OC:
  弱引用計(jì)數(shù)是存放在全局維護(hù)的散列表中雅潭，isa中會(huì)記錄是否使用了散列表揭厚。
  在引用計(jì)數(shù)為0時(shí)，自動(dòng)觸發(fā)dealloc,會(huì)檢查并清空當(dāng)前對(duì)象的散列表計(jì)數(shù)寻馏。

• swift:
  弱引用計(jì)數(shù)也是存放在散列表中棋弥，但這個(gè)散列表不是全局的。

*   如果對(duì)象`沒有`使用`weak`弱引用诚欠，就是單純的`HeapObject`對(duì)象顽染，`沒有散列表`漾岳。
*   如果使用`weak`弱引用，會(huì)變?yōu)閌WeakReference`對(duì)象粉寞。這是一個(gè)`Optionl(可空對(duì)象)`尼荆。其結(jié)構(gòu)中自帶`散列表計(jì)數(shù)`區(qū)域。
    但`swift`的`散列表`與`refCount`無(wú)關(guān)聯(lián)唧垦。當(dāng)`強(qiáng)引用計(jì)數(shù)`為`0`時(shí)捅儒，不會(huì)觸發(fā)`散列表`的清空。而是在`下次訪問(wèn)`發(fā)現(xiàn)`當(dāng)前對(duì)象不存在（為nil）`時(shí)振亮，會(huì)清空`散列表計(jì)數(shù)`巧还。

下面，我們通過(guò)案例和源碼來(lái)分析swift的弱引用： WeakReference對(duì)象和內(nèi)存結(jié)構(gòu)

案例：

• 可以發(fā)現(xiàn)：
  weak修飾前坊秸，p對(duì)象是HeapObject類型麸祷，可從refCount中看出強(qiáng)引用計(jì)數(shù)和無(wú)主引用計(jì)數(shù)。
  weak修飾后褒搔，p對(duì)象的類型變了

image

• 可以看到weak修飾的p1對(duì)象阶牍，變成了optinal可選值。
  （不難理解星瘾，weak修飾的對(duì)象走孽，不會(huì)改變原對(duì)象的引用計(jì)數(shù)，只是多一層可空的狀態(tài)）

image

• 斷點(diǎn)琳状，匯編可以看到swift_weakInit初始化磕瓷，swift_weakDestroy釋放。

image

• 常規(guī)對(duì)象與弱引用對(duì)象區(qū)別：

image

2. 內(nèi)存管理 - 循環(huán)引用

主要是研究閉包捕獲外部變量念逞，以下面代碼為例

var age = 10
let clourse = {
    age += 1
}
clourse()
print(age)

<!--打印結(jié)果-->
11

從輸出結(jié)果中可以看出：閉包內(nèi)部對(duì)變量的修改將會(huì)改變外部原始變量的值,主要原因是閉包會(huì)捕獲外部變量生宛，這個(gè)與OC中的block是一致的

• 定義一個(gè)類，在test函數(shù)作用域消失后肮柜，會(huì)執(zhí)行init

class CJLTeacher {
    var age = 18
    //反初始化器（當(dāng)前實(shí)例對(duì)象即將被回收）
    deinit {
        print("CJLTeacher deinit")
    }
}
func test(){
    var t = CJLTeacher()
}
test()

<!--打印結(jié)果-->
CJLTeacher deinit

• 修改例子陷舅，通過(guò)閉包修改其屬性值

class CJLTeacher {
    var age = 18
    //反初始化器（當(dāng)前實(shí)例對(duì)象即將被回收）
    deinit {
        print("CJLTeacher deinit")
    }
}
var t = CJLTeacher()
let clourse = {
    t.age += 1
}
clourse()

<!--打印結(jié)果-->
11

• 【修改1】將上面例子修改為如下，其中閉包是否對(duì)t有強(qiáng)引用审洞？

class CJLTeacher {
    var age = 18
    deinit {
        print("CJLTeacher deinit")
    }
}

func test(){
    var t = CJLTeacher()
    let clourse = {
        t.age += 1
    }
    clourse()
}
test()

<!--運(yùn)行結(jié)果-->
CJLTeacher deinit

運(yùn)行結(jié)果發(fā)現(xiàn)莱睁，閉包對(duì) t 并沒有強(qiáng)引用

• 【修改2】繼續(xù)修改例子為如下，是否有強(qiáng)引用芒澜？

class CJLTeacher {
    var age = 18

    var completionBlock: (() ->())?

    deinit {
        print("CJLTeacher deinit")
    }
}

func test(){
    var t = CJLTeacher()
    t.completionBlock = {
        t.age += 1
    }
}
test()

從運(yùn)行結(jié)果發(fā)現(xiàn)仰剿，沒有執(zhí)行deinit方法，即沒有打印CJLTeacher deinit痴晦，所以這里有循環(huán)引用

image

循環(huán)引用解決方法

有兩種方式可以解決swift中的循環(huán)引用

• 【方式一】使用weak修飾閉包傳入的參數(shù)南吮，其中參數(shù)的類型是optional

func test(){
    var t = CJLTeacher()
    t.completionBlock = { [weak t] in
        t?.age += 1
    } 
}

• 【方式二】使用unowned修飾閉包參數(shù)，與weak的區(qū)別在于unowned不允許被設(shè)置為nil誊酌，即總是假定有值的

func test(){
    var t = CJLTeacher()
    t.completionBlock = { [unowned t] in
        t.age += 1
    } 
}

捕獲列表

• [weak t] / [unowned t] 在swift中被稱為捕獲列表

• 定義在參數(shù)列表之前

• 【書寫方式】捕獲列表被寫成用逗號(hào)括起來(lái)的表達(dá)式列表部凑，并用方括號(hào)括起來(lái)

• 如果使用捕獲列表露乏，則即使省略參數(shù)名稱、參數(shù)類型和返回類型涂邀，也必須使用in關(guān)鍵字

• [weak t] 就是取t的弱引用對(duì)象 類似weakself

請(qǐng)問(wèn)下面代碼的clourse()調(diào)用后瘟仿，輸出的結(jié)果是什么？

func test(){
    var age = 0
    var height = 0.0
    //將變量age用來(lái)初始化捕獲列表中的常量age比勉，即將0給了閉包中的age（值拷貝）
    let clourse = {[age] in
        print(age)
        print(height)
    }
    age = 10
    height = 1.85
    clourse()
}

<!--打印結(jié)果-->
0
1.85

所以從結(jié)果中可以得出：對(duì)于捕獲列表中的每個(gè)常量劳较，閉包會(huì)利用周圍范圍內(nèi)具有相同名稱的常量/變量，來(lái)初始化捕獲列表中定義的常量浩聋。有以下幾點(diǎn)說(shuō)明：

• 捕獲列表中的常量是值拷貝观蜗，而不是引用

• 捕獲列表中的常量的相當(dāng)于復(fù)制了變量age的值

• 捕獲列表中的常量是只讀的，即不可修改

3衣洁、 swift中Runtime探索

請(qǐng)問(wèn)下面代碼嫂便，會(huì)打印方法和屬性嗎？

class CJLTeacher {
    var age: Int = 18
    func teach(){
        print("teach")
    }
}

let t = CJLTeacher()

func test(){
    var methodCount: UInt32 = 0
    let methodList = class_copyMethodList(CJLTeacher.self, &methodCount)
    for i in 0..<numericCast(methodCount) {
        if let method = methodList?[I]{
            let methodName = method_getName(method)
            print("方法列表：\(methodName)")
        }else{
            print("not found method")
        }
    }

    var count: UInt32 = 0
    let proList = class_copyPropertyList(CJLTeacher.self, &count)
    for i in 0..<numericCast(count) {
        if let property = proList?[I]{
            let propertyName = property_getName(property)
            print("屬性成員屬性:\(property)")
        }else{
            print("沒有找到你要的屬性")
        }
    }
    print("test run")
}
test()

運(yùn)行結(jié)果如下闸与，發(fā)現(xiàn)并沒有打印方法和屬性

image

• 【嘗試1】如果給屬性 和 方法 都加上 @objc，可以打印嗎岸售？

  image

  從運(yùn)行結(jié)果看践樱，是可以打印，但是由于類并沒有暴露給OC凸丸，所以O(shè)C是無(wú)法使用的拷邢，這樣做是沒有意義的

• 【嘗試2】如果swift的類繼承NSObject，沒有@objc修飾屬性和方法屎慢，是否可以打印全部屬性+方法瞭稼？

  image

  從結(jié)果發(fā)現(xiàn)獲取的只有init方法，主要是因?yàn)樵?swift.h文件中暴露出來(lái)的只有init方法

• 如果想讓OC能使用腻惠，必須類繼承NSObject + @objc修飾屬性环肘、方法

  image

• 如果去掉@objc修飾屬性，將方法改成dynamic修飾集灌，是否可以打印方法悔雹？

  image

  從結(jié)果可以看出，依舊不能被OC獲取到欣喧，需要修改為@objc dynamic修飾

  image

結(jié)論

• 對(duì)于純swift類來(lái)說(shuō)腌零，沒有 動(dòng)態(tài)特性dynamic（因?yàn)?code>swift是靜態(tài)語(yǔ)言），方法和屬性不加任何修飾符的情況下唆阿，已經(jīng)不具備runtime特性益涧，此時(shí)的方法調(diào)度，依舊是函數(shù)表調(diào)度即V_Table調(diào)度

• 對(duì)于純swift類驯鳖，方法和屬性添加@objc標(biāo)識(shí)的情況下闲询，可以通過(guò)runtime API獲取到久免，但是在OC中是無(wú)法進(jìn)行調(diào)度的，原因是因?yàn)?code>swift.h文件中沒有swift類的聲明

• 對(duì)于繼承自NSObject類來(lái)說(shuō)嘹裂，如果想要?jiǎng)討B(tài)的獲取當(dāng)前屬性+方法妄壶，必須在其聲明前添加 @objc關(guān)鍵字，如果想要使用方法交換寄狼，還必須在屬性+方法前添加dynamic關(guān)鍵字丁寄，否則當(dāng)前屬性+方法只是暴露給OC使用，而不具備任何動(dòng)態(tài)特性

objc源碼驗(yàn)證

（由于xcode12.2暫時(shí)無(wú)法運(yùn)行objc源碼泊愧，下列驗(yàn)證圖片僅供參考）

• 進(jìn)入class_copyMethodList源碼,斷住伊磺，查看此時(shí)的cls，其中data()存儲(chǔ)類的信息

  image

• 進(jìn)入data删咱，打印bits屑埋、superclass

  image

  從這里可以得出swift中有默認(rèn)基類，即_SwiftObject

• 打印methods

  image

• swift源碼中搜索_SwiftObject痰滋，繼承自NSObject摘能，在內(nèi)存結(jié)構(gòu)上與OC基本類似的

#if __has_attribute(objc_root_class)
__attribute__((__objc_root_class__))
#endif
SWIFT_RUNTIME_EXPORT @interface SwiftObject<NSObject> {
 @private
  Class isa;
  //refCounts
  SWIFT_HEAPOBJECT_NON_OBJC_MEMBERS;
}

• 在swift類的結(jié)構(gòu)中，其中TargetAnyClassMetadata繼承自TargetHeapMetaData敲街，其中只有一個(gè)屬性kind团搞，TargetAnyClassMetadata有四個(gè)屬性：isa、superclass多艇、cacheData逻恐、data即bits

  image

  所以swift為了保留和OC交互，其在底層存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)上和OC是一致的

• objc源碼中搜索swift_class_t峻黍，繼承自objc_class复隆，保留了OC模板類的4個(gè)屬性，其次才是自己的屬性

struct swift_class_t : objc_class {
    uint32_t flags;
    uint32_t instanceAddressOffset;
    uint32_t instanceSize;
    uint16_t instanceAlignMask;
    uint16_t reserved;

    uint32_t classSize;
    uint32_t classAddressOffset;
    void *description;
    // ...

    void *baseAddress() {
        return (void *)((uint8_t *)this - classAddressOffset);
    }
};

問(wèn)題：為什么繼承NSObject姆涩？：必須通過(guò)NSObject聲明挽拂，來(lái)幫助編譯器判斷，當(dāng)前類是一個(gè)和OC交互的類

4骨饿、元類型轻局、AnyClass、Self

AnyObject

• AnyObject：代表任意類的instance样刷、類的類型仑扑、僅類遵守的協(xié)議

class CJLTeacher: NSObject {
    var age: Int = 18
}

var t = CJLTeacher()

//此時(shí)代表的就是當(dāng)前CJLTeacher的實(shí)例對(duì)象
var t1: AnyObject = t

//此時(shí)代表的是CJLTeacher這個(gè)類的類型
var t2: AnyObject = CJLTeacher.self

//繼承自AnyObject，表示JSONMap協(xié)議只有類才可以遵守
protocol JSONMap: AnyObject { }

例如如果是結(jié)構(gòu)體遵守協(xié)議置鼻，會(huì)報(bào)錯(cuò)

image

需要將struct修改成class

//繼承自AnyObject镇饮，表示JSONMap協(xié)議只有類才可以遵守
protocol JSONMap: AnyObject {

}
class CJLJSONMap: JSONMap {

}

Any

• Any：代表任意類型，包括 function類型 或者Optional類型,可以理解為AnyObject是Any的子集

//如果使用AnyObject會(huì)報(bào)錯(cuò)箕母，而Any不會(huì)
var array: [Any] = [1, "cjl", "", true]

AnyClass

• AnyClass：代表任意實(shí)例的類型 储藐，類型是AnyObject.Type
  • 查看定義,是public typealias AnyClass = AnyObject.Type

T.self & T.Type

• T.self：

  • 如果T是實(shí)例對(duì)象俱济，返回的就是它本身

  • 如果T是類，那么返回的是MetaData

• T.Type：一種類型钙勃，

• T.self 是 T.Type類型

//此時(shí)的self類型是  CJLTeacher.Type
var t = CJLTeacher.self

打印結(jié)果如下

• 查看t1蛛碌、t2存儲(chǔ)的是什么？

var t = CJLTeacher()
//實(shí)例對(duì)象地址：實(shí)例對(duì)象.self 返回實(shí)例對(duì)象本身
var t1 = t.self
//存儲(chǔ)metadata元類型
var t2 = CJLTeacher.self

image

type(of:)

• type(of:)：用來(lái)獲取一個(gè)值的動(dòng)態(tài)類型

<!--demo1-->
var age = 10 as NSNumber
print(type(of: age))

<!--打印結(jié)果-->
__NSCFNumber

<!--demo2-->
//value - static type 靜態(tài)類型：編譯時(shí)期確定好的
//type(of:) - dynamic type：Int
var age = 10
//value的靜態(tài)類型就是Any
func test(_ value: Any){

    print(type(of: value))
}

test(age)

<!--打印結(jié)果-->
Int

實(shí)踐

demo1

請(qǐng)問(wèn)下面這段代碼的打印結(jié)果是什么辖源？

class CJLTeacher{
    var age = 18
    var double = 1.85
    func teach(){
        print("LGTeacher teach")
    }
}
class CJLPartTimeTeacher: CJLTeacher {
    override func teach() {
        print("CJLPartTimeTeacher teach")
    }
}

func test(_ value: CJLTeacher){
    let valueType = type(of: value)
    value.teach()
    print(value)
}
var t = CJLPartTimeTeacher()
test(t)

<!--打印結(jié)果-->
CJLPartTimeTeacher teach
CJLTest.CJLPartTimeTeacher

demo2

請(qǐng)問(wèn)下面代碼的打印結(jié)果是什么蔚携？

protocol TestProtocol {

}
class CJLTeacher: TestProtocol{
    var age = 18
    var double = 1.85
    func teach(){
        print("LGTeacher teach")
    }
}

func test(_ value: TestProtocol){
    let valueType = type(of: value)
    print(valueType)
}
var t = CJLTeacher()
let t1: TestProtocol = CJLTeacher()
test(t)
test(t1)

<!--打印結(jié)果-->
CJLTeacher
CJLTeacher

• 如果將test中參數(shù)的類型修改為泛型，此時(shí)的打印是什么克饶？

func test<T>(_ value: T){
    let valueType = type(of: value)
    print(valueType)
}

<!--打印結(jié)果-->
CJLTeacher
TestProtocol

從結(jié)果中發(fā)現(xiàn)酝蜒，打印并不一致，原因是因?yàn)楫?dāng)有協(xié)議矾湃、泛型時(shí)亡脑，當(dāng)前的編譯器并不能推斷出準(zhǔn)確的類型，需要將value轉(zhuǎn)換為Any邀跃，修改后的代碼如下：

func test<T>(_ value: T){
    let valueType = type(of: value as Any)
    print(valueType)
}

<!--打印結(jié)果-->
CJLTeacher
CJLTeacher

demo3

在上面的案例中霉咨，如果class_getClassMethod中傳t.self，可以獲取方法列表嗎拍屑？

func test(){
    var methodCount: UInt32 = 0
    let methodList = class_copyMethodList(t.self, &methodCount)
    for i in 0..<numericCast(methodCount) {
        if let method = methodList?[I]{
            let methodName = method_getName(method)
            print("方法列表：\(methodName)")
        }else{
            print("not found method")
        }
    }

    var count: UInt32 = 0
    let proList = class_copyPropertyList(CJLTeacher.self, &count)
    for i in 0..<numericCast(count) {
        if let property = proList?[I]{
            let propertyName = property_getName(property)
            print("屬性成員屬性:\(property)")
        }else{
            print("沒有找到你要的屬性")
        }
    }
    print("test run")
}
test()

從結(jié)果運(yùn)行看途戒，并不能，因?yàn)?code>t.self是實(shí)例對(duì)象本身丽涩，即CJLTeacher，并不是CJLTeacher.Type類型

總結(jié)

• 當(dāng)無(wú)弱引用時(shí)裁蚁，HeapObject中的refCounts等于 strongCount + unownedCount

• 當(dāng)有弱引用時(shí)矢渊，HeapObject中的refCounts等于 object + xxx + （strongCount + unownedCount) + weakCount

• 循環(huán)應(yīng)用可以通過(guò)weak / unowned修飾參數(shù)來(lái)解決

• swift中閉包的捕獲列表是值拷貝，即深拷貝枉证，是一個(gè)只讀的常量

• swift由于是靜態(tài)語(yǔ)言矮男，所以屬性、方法在不加任何修飾符的情況下時(shí)是不具備動(dòng)態(tài)性即Runtime特性的室谚，此時(shí)的方法調(diào)度是V-Table函數(shù)表調(diào)度

• 如果想要OC使用swift類中的方法毡鉴、屬性，需要class繼承NSObject秒赤，并使用@objc修飾

• 如果想要使用方法交換猪瞬，除了繼承NSObject+@objc修飾，還必須使用dynamic修飾

• Any：任意類型入篮，包括function類型陈瘦、optional類型

• AnyObject：任意類的instance、類的類型潮售、僅類遵守的協(xié)議痊项，可以看作是Any的子類

• AnyClass：任意實(shí)例類型锅风，類型是AnyObject.Type

• T.self：如果T是實(shí)例對(duì)象，則表示它本身鞍泉，如果是類皱埠，則表示metadata.T.self的類型是T.Type

參考：http://www.reibang.com/p/0cc765a325cb