底层原理01：内存管理

一、内存布局

内存布局.png

• 代码段(_TEXT)：程序代码
• 数据段(_DATA)：

* 字符串常量：比如NSString *str = @"123";
* 已初始化数据(data)：已初始化的全局变量等 
* 未初始化数据(bss)：未初始化的全局变量等 

• 栈(stack)：函数调用开销，比如局部变量。分配的内存空间地址越来越小
• 堆(Heap)：通过alloc、malloc、calloc等动态分配的空间，分配的内存空间地址越来越大

二、深拷贝和浅拷贝

深拷贝：内存拷贝
浅拷贝：指针拷贝

copy与mutableCopy.png

集合类深拷贝通过归档、解档实现

三、MRC & ARC

MRC：

alloc, retain , release, retainCount autorelease, dealloc

ARC(自动引用计数)：

• ARC 是LLVM和Runtime协作的结果
• ARC中禁止手动调用alloc/retain/release/retainCount/dealloc
• ARC中新增了weak，strong属性关键字

四、内存管理方案

1、TaggedPointer:

* 用于优化NSNumber、NSDate、NSString等小对象的存储
* 在没有使用Tagged Pointer之前， NSNumber等对象需要动态分配内存、维护引用计数等，NSNumber指针存储的是堆中NSNumber对象的地址值
* 使用Tagged Pointer之后，NSNumber指针里面存储的数据变成了：Tag + Data，也就是将数据直接存储在了指针中
* 当指针不够存储数据时，才会使用动态分配内存的方式来存储数据
* objc_msgSend能识别Tagged Pointer，比如NSNumber的intValue方法，直接从指针提取数据，节省了以前的调用开销
* 如何判断一个指针是否为Tagged Pointer？
   iOS平台，最高有效位是1（第64bit）
   Mac平台，最低有效位是1

2、NONPOINTER_ISA（64位系统下）

* nonpointer
   0：代表普通的指针，存储着Class、Meta-Class对象的内存地址，
   1：代表优化过，不仅有类对象的地址，还有些内存管理方面的数据
* has_assoc：代表是否有关联对象，如果没有，释放时会更快
* has_cxx_dtor：是否有 C++ 代码，如果没有，释放时会更快
* shiftcls：存储着Class、Meta-Class对象的内存地址信息
* magic：用于在调试时分辨对象是否完成初始化
* weakly_referenced：是否有弱引用标记，如果没有，释放时会更快
* deallocating：对象是否正在释放
* has_sidetable_rc：
      1、0表示引用计数是否过大无法存储在isa中
      2、1表示应用计数存储在sizetable数据结构中(散列表)
* extra_rc： 额外的引用计数，当引用计数比较小的时候存储在这个地方，而不是存储在散列表中

3、散列表（引用计数表、weak表）

* SideTables表在非嵌入式的64位系统中，有 64张 SideTable 表
* 每一张 SideTable 主要是由三部分组成。
  1、Spinlock_t(自旋锁)
  2、RefcountMap(引用计数表)
  3、weak_table_t(弱引用表)

为什么不是一个SideTable，二是一个SideTables组成的结构呢？

 * 一张表，一个是效率问题，一个是多线程资源竞争问题
 * 分离锁：将一张表分拆成多个表，对他们分别加锁，可以实现并发操作，提升执行效率

怎么实现快速分流？

SideTables的本质是一张Hash表： 哈希表.png

给定对象内存地址，对哈希的值进行求余操作，目标是SideTables的数组的下表索引

Spinlock_t(自旋锁)：

  * 是 “忙等” 的锁
  * 适用轻量访问

RefcountMap(引用计数表)：

是用哈希表实现的，目的是提高查找效率，插入或获取是通过同一个函数来实现的
size_t： 
  * 第一位weakly_referenced： 是否有弱引用
  * 第二位deallocating：对象是否在dealloc
  * 其他的是值实际的引用计数值。

weak_table_t(弱引用表)：

弱引用技术表.png

是用哈希表实现的，目的是提高查找效率，插入或获取是通过同一个函数来实现的