WWDC2020對(duì)runtime的優(yōu)化
- 視頻的觀看地址：https://developer.apple.com/videos/play/wwdc2020/10163/ （最好用Safari瀏覽器打開(kāi)）
- LLVM源碼地址：https://github.com/apple/llvm-project
看完視頻后總結(jié)：本次改動(dòng)不需要改動(dòng)任何代碼腕巡，也不用學(xué)習(xí)新的API鳞上，這次主要是runtime關(guān)于內(nèi)存的優(yōu)化史隆。在這種環(huán)境下我們不用改APP也會(huì)運(yùn)行得比之前更快更高效。
類(lèi)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
在《類(lèi)的探究分析》一文中就詳細(xì)地解讀了類(lèi)的結(jié)構(gòu)。在APP編譯成二進(jìn)制文件中搏予，類(lèi)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化点把，其中包含了最常被訪問(wèn)的信息，指向元類(lèi)幌衣、父類(lèi)和方法緩存的指針矾削。以下是類(lèi)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)圖：
Clean Memory 和 Dirty Memory的區(qū)別
Clean Memory
Clean Memory指的是在程序運(yùn)行中不會(huì)發(fā)生改變的內(nèi)存。class_ro_t就是屬于Clean Memory的豁护，class_ro_t`內(nèi)存圖解：
-
clean memory加載后不會(huì)發(fā)生改變的內(nèi)存 -
class_ro_t就屬于clean memory哼凯，因?yàn)樗侵蛔x的，不會(huì)對(duì)齊內(nèi)存進(jìn)行修改 -
clean memory是可以進(jìn)行移除的楚里，從而節(jié)省更多的內(nèi)存空間挡逼，因?yàn)槿绻阌行枰?code>clean memory，系統(tǒng)可以從磁盤(pán)中重新加載
Dirty Memory
Dirty Memory指的是在程序運(yùn)行中會(huì)發(fā)生改變的內(nèi)存腻豌，也就是我們俗稱(chēng)的臟數(shù)據(jù)家坎。類(lèi)的結(jié)構(gòu)一經(jīng)使用就會(huì)變成Dirty Memory吝梅，因?yàn)檫\(yùn)行時(shí)會(huì)向它寫(xiě)入新的數(shù)據(jù)。例如往類(lèi)中添加方法又或者加載類(lèi)的子類(lèi)或父類(lèi)苏携，這里指的是class_rw_t。class_rw_t內(nèi)存圖解如下：
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Dirty Memory是這個(gè)類(lèi)被分成兩部分的原因，可以保持類(lèi)加載后不會(huì)發(fā)生更改的數(shù)據(jù)越多越好装蓬，通過(guò)分離永遠(yuǎn)不會(huì)更改的數(shù)據(jù)，可以把大量的類(lèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)為Clean Memory牍帚。 -
class_rw_t(讀寫(xiě))：類(lèi)在加載的時(shí)候，屬性（properties）暗赶、協(xié)議（prococols）和方法（methods）會(huì)被運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)的添加鄙币，也可以動(dòng)態(tài)的修改（Method Swizzling）。所以類(lèi)需要保存在class_rw_t中十嘿。 -
First Subclass岳锁、Next Subling Class:包含了運(yùn)行時(shí)才會(huì)生成的信息First Subclass、Next Subling Class唇聘，所有的類(lèi)都會(huì)變成一個(gè)樹(shù)狀結(jié)構(gòu)柱搜，就是通過(guò)First Subclass和Next Subling Class指針實(shí)現(xiàn)的，它允許運(yùn)行時(shí)遍歷當(dāng)前使用的所有類(lèi) -
Demangled Name:這個(gè)字段使用的頻率是比較少的宪肖，swift中才會(huì)使用健爬。
總結(jié)：
dirty memory要比clean memory更有價(jià)值而且要多娜遵，只要進(jìn)行運(yùn)行它就必須一直存在，通過(guò)分離出那些不會(huì)被改變的數(shù)據(jù)慨仿，可以把大部分的類(lèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)為clean memory纳胧，這樣才能不斷的提高程序的性能。
class_rw_t 的優(yōu)化
dirty memory在類(lèi)第一次加載的時(shí)候就一直存在万皿，runtime會(huì)為它分配額外的內(nèi)存。運(yùn)行時(shí)分配的存儲(chǔ)容量時(shí)class_rw_t用于讀取-編寫(xiě)數(shù)據(jù)牢硅，但是dirty memory中仍然存在著比較多的clean memory减余，為了提高空間的利用率，拆分出更多的clean memory休里，減少dirty memory容量是比奴可少的赃承。
第一步：拆分出class_ro_t悴侵，即運(yùn)行時(shí)不被修改的內(nèi)存可免。如下圖：
注意：由上圖發(fā)現(xiàn)一個(gè)疑點(diǎn)，為什么方法捉撮，屬性在
class_ro_t中時(shí)妇垢，class_rw_t還要有方法闯估，屬性呢？
- 屬性和方法在運(yùn)行時(shí)中有可能會(huì)
發(fā)生更改骑素，這需要放在class_rw_t中刚夺。 - 在類(lèi)加載的時(shí)候，可以往類(lèi)中添加屬性和方法阳距。
-
class_ro_t只是可讀的筐摘，需要放在class_rw_t中跟蹤類(lèi)的相關(guān)信息。
第二步：拆分class_rw_t圃酵，提取其中的clean memory
在讀取-編寫(xiě)屬性和方法的時(shí)候馍管，只有10%的類(lèi)都需要修改或者添加的，那么90%類(lèi)可以說(shuō)是不被修改的捌锭，那么就可以對(duì)class_rw_t進(jìn)行拆分罗捎，拆分如下：
class_rw_t拆分
這樣的話(huà)class_rw_t的大小就會(huì)減少一半桨菜，對(duì)于真的用到了被拆分出去的數(shù)據(jù)的時(shí)候，可以使用擴(kuò)展(extension)來(lái)完成這些泻红，添加到類(lèi)中供其使用（大約90%的類(lèi)不需要這個(gè)擴(kuò)展）如下圖：
優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)
總結(jié)
- 當(dāng)有類(lèi)使用了
category的時(shí)候谊路，那么此時(shí)的類(lèi)就有了class_rw_t的結(jié)構(gòu)菩彬，如果未使用分類(lèi)挤巡，那么類(lèi)就是一個(gè)單純的class_ro_t的結(jié)構(gòu)。 - 類(lèi)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化其實(shí)最要是分離出
class_ro_t和class_rw_t優(yōu)化喉恋，其實(shí)就是對(duì)class_rw_t不常用的部分進(jìn)行了剝離母廷。如果需要用到這部分就從擴(kuò)展記錄中分配一個(gè)琴昆，滑到類(lèi)中供其使用。
成員變量/實(shí)例變量和屬性的區(qū)別
《類(lèi)的探究分析》一文中提到了成員變量存放在class_ ro_t中抖拦，那么我們用過(guò)查找objc4源碼得出下圖：
代碼層面探究：
@interface XXPerson : NSObject
{
int hobby; //成員變量
NSObject *objc; //實(shí)例變量
}
@property (nonatomic,strong) NSString *name; //屬性
@property (nonatomic,strong) NSString *nickName;
@property (nonatomic,assign) int age;
@end
通過(guò)xrun編譯成main.cpp文件态罪，查看底層代碼：
xcrun -sdk iphonesimulator clang -arch arm64 -rewrite-objc main.m -o main-arm64.cpp (模擬器)-
xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc main.m -o main-arm64.cpp (手機(jī))
main.cpp分析
結(jié)論： - 屬性在編譯過(guò)程中自動(dòng)加上
setter和getter方法复颈。 - 屬性在底層編譯階段會(huì)變成
_方式的成員變量。
補(bǔ)充
官方類(lèi)型編碼
注意：
- 編碼文檔存放在Apple Documents地址
-
Objective-C不支持long double類(lèi)型凿菩，@encode(long double)返回d帜讲，和double類(lèi)型的編碼值一樣舒帮。
案例分析：
案例分析
setName（v24@0:8@16）分析結(jié)果： -
v：void陡叠，代表無(wú)返回值枉阵。 -
24：setName函數(shù)的占用字節(jié)數(shù)。 -
@：參數(shù)侦厚，id或者self拙徽。 -
0：從0號(hào)位置開(kāi)始膘怕。 -
:：SEL。 -
8：從8號(hào)位置開(kāi)始岛心。 -
@：參數(shù)忘古，setName。 -
16：從16號(hào)位置開(kāi)始送朱。
objc_setProperty與copy的關(guān)系
objc_setProperty方法相當(dāng)于一個(gè)中間層方法，主要是避免了每個(gè)類(lèi)都調(diào)用底層的objc_setProperty方法它改。當(dāng)用copy關(guān)鍵字修飾屬性時(shí)商乎，該屬性在編譯時(shí)候setter方法就會(huì)從定向到objc_setProperty方法鹉戚，不像其他屬性·setter·方法使用首地址+內(nèi)存偏移的方式找到方法實(shí)現(xiàn)。
示例代碼：
@interface XJPerson : NSObject
@property (nonatomic,copy) NSString *name; //注意每個(gè)屬性的關(guān)鍵字
@property (nonatomic,strong) NSString *nickName;
@property (atomic,copy) NSString *address;
@property (atomic) NSString *school;
@end
編譯之后查看main.cpp遏餐，得到下圖：
結(jié)論：
- 使用
copy關(guān)鍵字修飾的屬性底層setter方法重定向到objc_setProperty方法 - 沒(méi)使用
copy關(guān)鍵字修飾的屬性底層setter方法通過(guò)首地址+內(nèi)存偏移來(lái)尋找并實(shí)現(xiàn)失都。
LLVM驗(yàn)證對(duì)象屬性為copy時(shí)幸冻，setter方法的訪問(wèn)
驗(yàn)證流程圖：
LLVM源碼流程：
objc_setProperty -> getSetPropertyFn -> GetPropertySetFunction -> PropertyImplStrategy -> IsCopy(判斷copy關(guān)鍵字)結(jié)論：無(wú)論屬性是否是原子性還是非原子性的洽损，用到copy關(guān)鍵字修飾的屬性setter方法底層都用
objc_setProperty實(shí)現(xiàn)，strong關(guān)鍵字無(wú)法通過(guò)最后得判斷流码，需要通過(guò)首地址+內(nèi)存偏移的方式實(shí)現(xiàn)延刘。
總結(jié)：
底層代碼的分析需要很好的耐心碘赖，過(guò)程也是非常的枯燥。但是當(dāng)你弄明白了原理之后秘车，就會(huì)發(fā)現(xiàn)知識(shí)是環(huán)環(huán)相扣的劫哼。非常高興自己又多了一分收獲权烧，加油伤溉！
