autoreleasepool是如何實現(xiàn)的氧枣?

雖然在ARC時代我們可以完全不知道Autorelease就能管理好內存雏吭,但在了解Objective-C內存管理還是十分重要的,在閱讀了書籍和一些干貨并動手驗證之后淮悼,決定總結autoreleasePool的實現(xiàn)咐低。


什么是autorelease

autoreleasePool如何實現(xiàn)需要先知道什么是autorelease

autorelease類似于C語言中Automatic variable自動變量袜腥,程序執(zhí)行時见擦,若某自動變量超出其作用域,該自動變量將被自動廢棄羹令。

autorelease何時釋放

面試時提問Objective-C內存管理基本都會問到autorelease何時釋放,在沒有使用@autoreleasepool的情況,autorelease對象是在當前的runloop迭代結束時釋放鲤屡。

每個runloop中都會創(chuàng)建一個 autoreleasepool 并在runloop迭代結束進行釋放。

如果是手動創(chuàng)建autoreleasepool,自己創(chuàng)建Pool并釋放:

// MRC
NSAutoreleasePool *pool = [NSAutoreleasePool alloc] init];

id obj = [NSObject alloc] init];
[obj autorelease];
[pool drain];

// ARC
@autoreleasepool {
  id obj = [NSObject alloc] init];
    }

Apple文檔中提到:

@autoreleasepool blocks are more efficient than using an instance of NSAutoreleasePool directly; you can also use them even if you do not use ARC.

不管是MRC還是ARC最好使用@autoreleasepool blocks福侈。

@autoreleasepool

上面提到的使用@autoreleasepool來手動創(chuàng)建并釋放autorelease
@autoreleasepool 使用clang編譯之后

 /* @autoreleasepool */ 
{ 
 __AtAutoreleasePool __autoreleasepool; 
}

@autoreleasepool被轉轉換成__AtAutoreleasePool 結構體類型

struct __AtAutoreleasePool 
{
  __AtAutoreleasePool() 
  {
  atautoreleasepoolobj = objc_autoreleasePoolPush();
  }
  ~__AtAutoreleasePool() 
  {
    objc_autoreleasePoolPop(atautoreleasepoolobj);
  }
  void * atautoreleasepoolobj;
};

可以看到 __AtAutoreleasePool() 構造函數(shù)調用objc_autoreleasePoolPush(),~__AtAutoreleasePool() 析構函數(shù)調用 objc_autoreleasePoolPop()

MRC 中我們使用 NSAutoreleasePool 來創(chuàng)建AutoreleasePool,那么相應的實現(xiàn)如下:

NSAutoreleasePool *pool = [NSAutoreleasePool alloc] init];
// 相當于調用構造函數(shù)也就是 objc_autoreleasePoolPush();
[pool drain];
// 相當于調用析構函數(shù)也就是 objc_autoreleasePoolPop(pool);

objc_autoreleasePoolPushobjc_autoreleasePoolPop 是什么呢酒来?

objc_autoreleasePoolPushobjc_autoreleasePoolPop 實現(xiàn)需要從runtime源代碼看到,文中的代碼的是最新的objc4-706.tar.gz

NSObject.mm 文件中:

NSObject.mm

實際上是調用AutoreleasePoolPagepushpop兩個類方法

AutoreleasePoolPage

首先來看一下AutoreleasePoolPage這個類

#   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;
AutoreleasePoolPage
  • magic 檢查校驗完整性的變量
  • next 指向新加入的autorelease對象下一個位置如下圖:
next
  • thread page當前所在的線程

  • parent 父節(jié)點 指向前一個page

  • child 子節(jié)點 指向下一個page

  • depth 鏈表的深度,節(jié)點個數(shù)

  • hiwat high water mark 數(shù)據(jù)容納的一個上限

  • EMPTY_POOL_PLACEHOLDER 空池占位

  • POOL_BOUNDARY 是一個邊界對象 nil,之前的源代碼變量名是 POOL_SENTINEL哨兵對象,用來區(qū)別每個page即每個 AutoreleasePoolPage 邊界

  • PAGE_MAX_SIZE 定義的大小在下圖可以看到:

PAGE_MAX_SIZE
  • PAGE_MAX_SIZE = 4096, 為什么是4096呢肪凛?其實就是虛擬內存每個扇區(qū)4096個字節(jié),4K對齊的說法堰汉。
  • COUNT 一個page里對象數(shù)

在自動釋放池中每一個AutoreleasePoolPage

都是以雙鏈表的形式連接起來的:

Pool

parent指向前一個page , child指向下一個page

push

push

每當自動釋放池調用objc_autoreleasePoolPush時都會把邊界對象放進棧頂,然后返回邊界對象,用于釋放。

atautoreleasepoolobj = objc_autoreleasePoolPush();

atautoreleasepoolobj 就是返回的邊界對象

push就是壓棧的操作,先加入邊界對象然后添加A對象在邊界對象之后,下一個B對象壓入A對象之后,就像羽毛球筒放羽毛球一樣

pop

pop

自動釋放池釋放是傳入 push 返回的邊界對象,

objc_autoreleasePoolPop(atautoreleasepoolobj);

然后將邊界對象指向的這一頁 AutoreleasePoolPage 內的對象釋放

@End

總結:

  1. 自動釋放池是一個個 AutoreleasePoolPage 組成的一個page是4096字節(jié)大小,每個 AutoreleasePoolPage 以雙向鏈表連接起來形成一個自動釋放池
  2. pop 時是傳入邊界對象,然后對page 中的對象發(fā)送release 的消息

文章有什么理解不是很到位的希望指出

參考資料

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