其實(shí)是一種類似棧結(jié)構(gòu)的進(jìn)棧出棧操作,以棧為結(jié)點(diǎn)構(gòu)成的雙向鏈表結(jié)構(gòu),每一個(gè)線程的 autoreleasepool 其實(shí)就是一個(gè)指針的堆棧
單個(gè)自動(dòng)釋放池的執(zhí)行過(guò)程就是
objc_autoreleasePoolPush() —> [object autorelease] —> objc_autoreleasePoolPop(void *)
一，概念
AutoreleasePool 顧名思義是自動(dòng)釋放池的概念署拟，就是將iOS項(xiàng)目開(kāi)發(fā)中的對(duì)象的內(nèi)存通通都放入一個(gè)池子中，統(tǒng)一管理妙色，如果最后這個(gè)內(nèi)存池釋放了，那所有的對(duì)象也就銷毀了慧耍。本文主要轉(zhuǎn)載來(lái)自這里
AutoreleasePool（自動(dòng)釋放池）是OC中的一種內(nèi)存自動(dòng)回收機(jī)制身辨，它可以延遲加入AutoreleasePool中的變量release的時(shí)機(jī)。在正常情況下芍碧，創(chuàng)建的變量會(huì)在超出其作用域的時(shí)候release栅表，但是如果將變量加入AutoreleasePool，那么release將延遲執(zhí)行师枣。
二，AutoreleasePool的創(chuàng)建和釋放
2.1創(chuàng)建
App啟動(dòng)后萧落，蘋(píng)果在主線程 RunLoop 里注冊(cè)了兩個(gè) Observer践美，其回調(diào)都是 _wrapRunLoopWithAutoreleasePoolHandler()。
第一個(gè) Observer 監(jiān)視的事件是 Entry(即將進(jìn)入Loop)找岖，其回調(diào)內(nèi)會(huì)調(diào)用 _objc_autoreleasePoolPush() 創(chuàng)建自動(dòng)釋放池陨倡。其 order 是-2147483647，優(yōu)先級(jí)最高许布，保證創(chuàng)建釋放池發(fā)生在其他所有回調(diào)之前兴革。
2.2釋放
第二個(gè) Observer 監(jiān)視了兩個(gè)事件： BeforeWaiting(準(zhǔn)備進(jìn)入休眠) 時(shí)調(diào)用_objc_autoreleasePoolPop() 和 _objc_autoreleasePoolPush() 釋放舊的池并創(chuàng)建新池；Exit(即將退出Loop) 時(shí)調(diào)用 _objc_autoreleasePoolPop() 來(lái)釋放自動(dòng)釋放池蜜唾。這個(gè) Observer 的 order 是 2147483647杂曲，優(yōu)先級(jí)最低，保證其釋放池子發(fā)生在其他所有回調(diào)之后袁余。
在主線程執(zhí)行的代碼擎勘，通常是寫(xiě)在諸如事件回調(diào)、Timer回調(diào)內(nèi)的颖榜。這些回調(diào)會(huì)被 RunLoop 創(chuàng)建好的 AutoreleasePool 環(huán)繞著棚饵，所以不會(huì)出現(xiàn)內(nèi)存泄漏，開(kāi)發(fā)者也不必顯示創(chuàng)建 Pool 了掩完。
也就是說(shuō)AutoreleasePool創(chuàng)建是在一個(gè)RunLoop事件開(kāi)始之前(push)噪漾，AutoreleasePool釋放是在一個(gè)RunLoop事件即將結(jié)束之前(pop)。
AutoreleasePool里的Autorelease對(duì)象的加入是在RunLoop事件中且蓬，AutoreleasePool里的Autorelease對(duì)象的釋放是在AutoreleasePool釋放時(shí)欣硼。
三，AutoreleasePool的實(shí)現(xiàn)原理以及源碼初探
在終端中使用clang -rewrite-objc命令將下面的OC代碼重寫(xiě)成C++的實(shí)現(xiàn)：
#import <Foundation/Foundation.h>
int main(int argc, char * argv[]) {
@autoreleasepool {
NSLog(@"autorelease 的初探");
}
return 0;
}
在我們clang以后生成的main.cpp文件代碼中我們找到main函數(shù)代碼如下：
int main(int argc, char * argv[]) {
/* @autoreleasepool */ { __AtAutoreleasePool __autoreleasepool;
NSLog((NSString *)&__NSConstantStringImpl__var_folders_3x_wf7c93yj3w1_vyck5jt84mk80000gn_T_main_8f4729_mi_0);
}
return 0;
}
可以看到蘋(píng)果通過(guò)聲明一個(gè)__AtAutoreleasePool類型的局部變量__autoreleasepool實(shí)現(xiàn)了@autoreleasepool{}缅疟。
- __AtAutoreleasePool的定義如下:
extern "C" __declspec(dllimport) void * objc_autoreleasePoolPush(void);
extern "C" __declspec(dllimport) void objc_autoreleasePoolPop(void *);
struct __AtAutoreleasePool {
__AtAutoreleasePool() {atautoreleasepoolobj = objc_autoreleasePoolPush();}
~__AtAutoreleasePool() {objc_autoreleasePoolPop(atautoreleasepoolobj);}
void * atautoreleasepoolobj;
};
根據(jù)構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)的特點(diǎn)（自動(dòng)局部變量的構(gòu)造函數(shù)是在程序執(zhí)行到聲明這個(gè)對(duì)象的位置時(shí)調(diào)用的分别，而對(duì)應(yīng)的析構(gòu)函數(shù)是在程序執(zhí)行到離開(kāi)這個(gè)對(duì)象的作用域時(shí)調(diào)用）遍愿，我們可以將上面兩段代碼簡(jiǎn)化成如下形式:
int main(int argc, const char * argv[]) {
/* @autoreleasepool */ {
void *atautoreleasepoolobj = objc_autoreleasePoolPush();
NSLog((NSString *)&__NSConstantStringImpl__var_folders_kb_06b822gn59df4d1zt99361xw0000gn_T_main_d39a79_mi_0);
objc_autoreleasePoolPop(atautoreleasepoolobj);
}
return 0;
}
至此，我們可以分析出耘斩，單個(gè)自動(dòng)釋放池的執(zhí)行過(guò)程就是objc_autoreleasePoolPush() —> [object autorelease] —> objc_autoreleasePoolPop(void *)沼填。
來(lái)看一下objc_autoreleasePoolPush 和 objc_autoreleasePoolPop 的實(shí)現(xiàn)：
void *objc_autoreleasePoolPush(void) {
return AutoreleasePoolPage::push();
}
void objc_autoreleasePoolPop(void *ctxt) {
AutoreleasePoolPage::pop(ctxt);
}
上面的方法看上去是對(duì) AutoreleasePoolPage 對(duì)應(yīng)靜態(tài)方法 push 和 pop 的封裝。
下面分析一下AutoreleasePoolPage的實(shí)現(xiàn)括授，揭開(kāi)AutoreleasePool的實(shí)現(xiàn)原理坞笙。
AutoreleasePoolPage的實(shí)現(xiàn)
AutoreleasePoolPage 是一個(gè) C++ 中的類，它在 NSObject.mm 中的定義是這樣的：
class AutoreleasePoolPage {
# define EMPTY_POOL_PLACEHOLDER ((id*)1)
# define POOL_BOUNDARY nil
static pthread_key_t const key = AUTORELEASE_POOL_KEY;
static uint8_t const SCRIBBLE = 0xA3; // 0xA3A3A3A3 after releasing
static size_t const SIZE =
#if PROTECT_AUTORELEASEPOOL
PAGE_MAX_SIZE; // must be multiple of vm page size
#else
PAGE_MAX_SIZE; // size and alignment, power of 2
#endif
static size_t const COUNT = SIZE / sizeof(id);
magic_t const magic;
id *next;
pthread_t const thread;
AutoreleasePoolPage * const parent;
AutoreleasePoolPage *child;
uint32_t const depth;
uint32_t hiwat;
};
- magic 檢查校驗(yàn)完整性的變量
- next 指向新加入的autorelease對(duì)象
- thread page當(dāng)前所在的線程荚虚，AutoreleasePool是按線程一一對(duì)應(yīng)的（結(jié)構(gòu)中的thread指針指向當(dāng)前線程）
- parent 父節(jié)點(diǎn) 指向前一個(gè)page
- child 子節(jié)點(diǎn) 指向下一個(gè)page
- depth 鏈表的深度薛夜，節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)
- hiwat high water mark 數(shù)據(jù)容納的一個(gè)上限
- EMPTY_POOL_PLACEHOLDER 空池占位
- POOL_BOUNDARY 是一個(gè)邊界對(duì)象 nil,之前的源代碼變量名是 POOL_SENTINEL哨兵對(duì)象,用來(lái)區(qū)別每個(gè)page即每個(gè) AutoreleasePoolPage 邊界* PAGE_MAX_SIZE = 4096, 為什么是4096呢？其實(shí)就是虛擬內(nèi)存每個(gè)扇區(qū)4096個(gè)字節(jié),4K對(duì)齊的說(shuō)法版述。* COUNT 一個(gè)page里對(duì)象數(shù)
雙向鏈表
AutoreleasePool并沒(méi)有單獨(dú)的結(jié)構(gòu)梯澜，而是由若干個(gè)AutoreleasePoolPage以雙向鏈表的形式組合而成的棧結(jié)構(gòu)（分別對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)中的parent指針和child指針）
parent和child就是用來(lái)構(gòu)造雙向鏈表的指針。parent指向前一個(gè)page, child指向下一個(gè)page渴析。
一個(gè)AutoreleasePoolPage的空間被占滿時(shí)晚伙，會(huì)新建一個(gè)AutoreleasePoolPage對(duì)象，連接鏈表俭茧，后來(lái)的autorelease對(duì)象在新的page加入咆疗。
objc_autoreleasePoolPush
每當(dāng)自動(dòng)釋放池調(diào)用objc_autoreleasePoolPush時(shí)都會(huì)把邊界對(duì)象放進(jìn)棧頂,然后返回邊界對(duì)象,用于釋放。
atautoreleasepoolobj = objc_autoreleasePoolPush();
atautoreleasepoolobj就是返回的邊界對(duì)象(POOL_BOUNDARY)
push實(shí)現(xiàn)如下：
void *objc_autoreleasePoolPush(void) {
return AutoreleasePoolPage::push();
}
它調(diào)用AutoreleasePoolPage的類方法push：
static inline void *push() {
return autoreleaseFast(POOL_BOUNDARY);
}
在這里會(huì)進(jìn)入一個(gè)比較關(guān)鍵的方法autoreleaseFast母债，并傳入邊界對(duì)象(POOL_BOUNDARY)：
static inline id *autoreleaseFast(id obj)
{
AutoreleasePoolPage *page = hotPage();
if (page && !page->full()) {
return page->add(obj);
} else if (page) {
return autoreleaseFullPage(obj, page);
} else {
return autoreleaseNoPage(obj);
}
}
上述方法分三種情況選擇不同的代碼執(zhí)行：
- 有 hotPage 并且當(dāng)前 page 不滿午磁，調(diào)用 page->add(obj) 方法將對(duì)象添加至 AutoreleasePoolPage 的棧中
- 有 hotPage 并且當(dāng)前 page 已滿，調(diào)用 autoreleaseFullPage 初始化一個(gè)新的頁(yè)毡们，調(diào)用 page->add(obj) 方法將對(duì)象添加至 AutoreleasePoolPage 的棧中
- 無(wú) hotPage迅皇，調(diào)用 autoreleaseNoPage 創(chuàng)建一個(gè) hotPage，調(diào)用 page->add(obj) 方法將對(duì)象添加至 AutoreleasePoolPage 的棧中
最后的都會(huì)調(diào)用 page->add(obj) 將對(duì)象添加到自動(dòng)釋放池中漏隐。
hotPage 可以理解為當(dāng)前正在使用的 AutoreleasePoolPage喧半。
AutoreleasePoolPage::autorelease(id obj)
autorelease方法的實(shí)現(xiàn)，先來(lái)看一下方法的調(diào)用棧：
- [NSObject autorelease]
└── id objc_object::rootAutorelease()
└── id objc_object::rootAutorelease2()
└── static id AutoreleasePoolPage::autorelease(id obj)
└── static id AutoreleasePoolPage::autoreleaseFast(id obj)
├── id *add(id obj)
├── static id *autoreleaseFullPage(id obj, AutoreleasePoolPage *page)
│ ├── AutoreleasePoolPage(AutoreleasePoolPage *newParent)
│ └── id *add(id obj)
└── static id *autoreleaseNoPage(id obj)
├── AutoreleasePoolPage(AutoreleasePoolPage *newParent)
└── id *add(id obj)
在autorelease方法的調(diào)用棧中青责，最終都會(huì)調(diào)用上面提到的 autoreleaseFast方法挺据，將當(dāng)前對(duì)象加到AutoreleasePoolPage 中。
這一小節(jié)中這些方法的實(shí)現(xiàn)都非常容易脖隶，只是進(jìn)行了一些參數(shù)上的檢查扁耐，最終還要調(diào)用autoreleaseFast方法：
inline id objc_object::rootAutorelease() {
if (isTaggedPointer()) return (id)this;
if (prepareOptimizedReturn(ReturnAtPlus1)) return (id)this;
return rootAutorelease2();
}
__attribute__((noinline,used)) id objc_object::rootAutorelease2() {
return AutoreleasePoolPage::autorelease((id)this);
}
static inline id autorelease(id obj) {
id *dest __unused = autoreleaseFast(obj);
return obj;
}
autorelease函數(shù)和push函數(shù)一樣，關(guān)鍵代碼都是調(diào)用autoreleaseFast函數(shù)向自動(dòng)釋放池的鏈表?xiàng)Ｖ刑砑右粋€(gè)對(duì)象产阱，
不過(guò)push函數(shù)的入棧的是一個(gè)邊界對(duì)象婉称，而autorelease函數(shù)入棧的是需要加入autoreleasepool的對(duì)象。
objc_autoreleasePoolPop
自動(dòng)釋放池釋放是傳入 push 返回的邊界對(duì)象,
objc_autoreleasePoolPop(atautoreleasepoolobj);
然后將邊界對(duì)象指向的這一頁(yè) AutoreleasePoolPage 內(nèi)的對(duì)象釋放
atautoreleasepoolobj就是返回的邊界對(duì)象(POOL_BOUNDARY)
AutoreleasePoolPage::pop()實(shí)現(xiàn)：
static inline void pop(void *token) // token指針指向棧頂?shù)牡刂?{
AutoreleasePoolPage *page;
id *stop;
page = pageForPointer(token); // 通過(guò)棧頂?shù)牡刂氛业綄?duì)應(yīng)的page
stop = (id *)token;
if (DebugPoolAllocation && *stop != POOL_SENTINEL) {
// This check is not valid with DebugPoolAllocation off
// after an autorelease with a pool page but no pool in place.
_objc_fatal("invalid or prematurely-freed autorelease pool %p; ",
token);
}
if (PrintPoolHiwat) printHiwat(); // 記錄最高水位標(biāo)記
page->releaseUntil(stop); // 從棧頂開(kāi)始操作出棧，并向棧中的對(duì)象發(fā)送release消息王暗，直到遇到第一個(gè)哨兵對(duì)象
// memory: delete empty children
// 刪除空掉的節(jié)點(diǎn)
if (DebugPoolAllocation && page->empty()) {
// special case: delete everything during page-per-pool debugging
AutoreleasePoolPage *parent = page->parent;
page->kill();
setHotPage(parent);
} else if (DebugMissingPools && page->empty() && !page->parent) {
// special case: delete everything for pop(top)
// when debugging missing autorelease pools
page->kill();
setHotPage(nil);
}
else if (page->child) {
// hysteresis: keep one empty child if page is more than half full
if (page->lessThanHalfFull()) {
page->child->kill();
}
else if (page->child->child) {
page->child->child->kill();
}
}
}
該過(guò)程主要分為兩步：
- page->releaseUntil(stop)悔据，對(duì)棧頂（page->next）到stop地址（POOL_SENTINEL）之間的所有對(duì)象調(diào)用objc_release()，進(jìn)行引用計(jì)數(shù)減1
- 清空page對(duì)象page->kill()俗壹，有兩句注釋
// hysteresis: keep one empty child if this page is more than half full
// special case: delete everything for pop(0)
除非是pop(0)方式調(diào)用科汗，這樣會(huì)清理掉所有page對(duì)象；
否則绷雏，在當(dāng)前page存放的對(duì)象大于一半時(shí)头滔，會(huì)保留一個(gè)空的子page，
這樣估計(jì)是為了可能馬上需要新建page節(jié)省創(chuàng)建page的開(kāi)銷涎显。
小結(jié)
- 自動(dòng)釋放池是一個(gè)個(gè) AutoreleasePoolPage 組成的一個(gè)page是4096字節(jié)大小,每個(gè) AutoreleasePoolPage 以雙向鏈表連接起來(lái)形成一個(gè)自動(dòng)釋放池
- 當(dāng)對(duì)象調(diào)用 autorelease 方法時(shí)坤检，會(huì)將對(duì)象加入 AutoreleasePoolPage 的棧中
- pop 時(shí)是傳入邊界對(duì)象,然后對(duì)page 中的對(duì)象發(fā)送release 的消息
作者：攜YOU手同行
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