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iOS应用程序的加载(二)

iOS应用程序的加载(二)

作者: FireStroy | 来源:发表于2020-10-14 21:04 被阅读0次

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    iOS应用程序的加载(一)

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    dyld在加载完所有images后会对所有的images进行初始化调用,其中libSystem库的初始化被放在第一位,系统级别的初始化这里面包含内核、线程、平台以及dyld自己的初始化操作。

    static void
    libSystem_initializer(int argc,const char* argv[],const char* envp[],const char* apple[],const struct ProgramVars* vars){   
        //内核初始化
        __libkernel_init(&libkernel_funcs, envp, apple, vars);
        //平台初始化
        __libplatform_init(NULL, envp, apple, vars);
        //线程相关初始化
        __pthread_init(&libpthread_funcs, envp, apple, vars);
        _libc_initializer(&libc_funcs, envp, apple, vars);
        __malloc_init(apple);
        //dyld的初始化,上面dyld_start之后并不代表就开始初始化。
        _dyld_initializer();
        //这里是重点
        libdispatch_init();
        _libxpc_initializer();
    }
    

    通过上篇文章末尾知道,images初始化操作第一步是libsystem的初始化,内部最终会调用到_objc_init (),向dyld注册了3个回调函数。这3个回调函数的执行时机在后面讲。

    void _dyld_objc_notify_register(_dyld_objc_notify_mapped    mapped,
                                    _dyld_objc_notify_init      init,
                                    _dyld_objc_notify_unmapped  unmapped)
    {
        dyld::registerObjCNotifiers(mapped, init, unmapped);
    }
    

    _objc_init ()的探索

    先上一份最新鲜的objc756源码,找到_objc_init ()

    
    void _objc_init(void)
    {
        static bool initialized = false;
        if (initialized) return;
        initialized = true;
        // fixme defer initialization until an objc-using image is found?
        environ_init();
        tls_init();
        static_init();
        lock_init();
        exception_init();
        // dyld
        _dyld_objc_notify_register(&map_images, load_images, unmap_image);
    }
    

    environ_init()

    看函数名就知道 这是在做环境变量的初始化,具体可以看看苹果的注释。
    里面是一些关于runtime的环境变的读取,而且还提供了打印环境变量的方法,注释这么清楚当然可以试一试。
    完整代码自行查看源码,这里只展示去掉打印log的判断,输出一下环境变量信息:

    /***********************************************************************
    * environ_init
    * Read environment variables that affect the runtime.
    * Also print environment variable help, if requested.
    **********************************************************************/
    void environ_init(void)
    {
    //省略…
            for (size_t i = 0; i < sizeof(Settings)/sizeof(Settings[0]); i++) {
                const option_t *opt = &Settings[i];            
                _objc_inform("%s: %s", opt->env, opt->help);
                if (PrintOptions && *opt->var) _objc_inform("%s is set", opt->env);
            }
    }
    
    输出环境变量

    这些环境变量是你可以在运行APP之前进行手动配置的,这里做一个测试:
    在Editor Scheme - arguments - environment variables中 手动添加一个环境变量并设置为YES:OBJC_DISABLE_NONPOINTER_ISA YES
    关闭掉isa指针的优化。那么这时候,对象的isa指针就真的只是一个普通的指针了。

    还有很多的环境变量设置,比如OBJC_PRINT_LOAD_METHODS能够打印出所有实现了load方法的类,当你需要做性能优化的时候,适当的减少一些实现过load方法的类也是一个不错的方式。

    tls_init()

    线程key的绑定

    static_init()

    一些系统级别的c++静态构造函数运行,它先于dyld调用我们自定义的构造函数。
    毕竟是系统级别的准备,肯定比我们自己定义的要先运行。

    /***********************************************************************
    * static_init
    * Run C++ static constructor functions.
    * libc calls _objc_init() before dyld would call our static constructors, 
    * so we have to do it ourselves.
    **********************************************************************/
    static void static_init()
    {
        size_t count;
        auto inits = getLibobjcInitializers(&_mh_dylib_header, &count);
        for (size_t i = 0; i < count; i++) {
            inits[i]();
        }
    }
    

    runtime_init()

    void runtime_init(void)
    {
        objc::unattachedCategories.init(32);
        objc::allocatedClasses.init();
    }
    
    

    exception_init()

    崩溃函数的注册。
    初始化ibobjc的异常处理系统,注册异常处理的回调,从而监控异常的处理。
    通过注册异常捕获的函数,即NSSetUncaughtExceptionHandler机制,实现线程保活, 收集上传崩溃日志

    void exception_init(void)
    {
        old_terminate = std::set_terminate(&_objc_terminate);
    }
    
    static void (*old_terminate)(void) = nil;
    static void _objc_terminate(void)
    {
        if (PrintExceptions) {
            _objc_inform("EXCEPTIONS: terminating");
        }
    
        if (! __cxa_current_exception_type()) {
            // No current exception.
            (*old_terminate)();
        }
        else {
            // There is a current exception. Check if it's an objc exception.
            @try {
                __cxa_rethrow();
            } @catch (id e) {
                // It's an objc object. Call Foundation's handler, if any.
                (*uncaught_handler)((id)e);//扔出异常
                (*old_terminate)();
            } @catch (...) {
                // It's not an objc object. Continue to C++ terminate.
                (*old_terminate)();
            }
        }
    }
    
    bjc_uncaught_exception_handler 
    objc_setUncaughtExceptionHandler(objc_uncaught_exception_handler fn)
    {
    //    fn为设置的异常句柄 传入的函数,为外界给的
        objc_uncaught_exception_handler result = uncaught_handler;
        uncaught_handler = fn; //赋值
        return result;
    }
    

    cache_init() 缓存初始化

    void cache_init()
    {
    #if HAVE_TASK_RESTARTABLE_RANGES
        mach_msg_type_number_t count = 0;
        kern_return_t kr;
    
        while (objc_restartableRanges[count].location) {
            count++;
        }
        //为当前任务注册一组可重新启动的缓存
        kr = task_restartable_ranges_register(mach_task_self(),
                                              objc_restartableRanges, count);
        if (kr == KERN_SUCCESS) return;
        _objc_fatal("task_restartable_ranges_register failed (result 0x%x: %s)",
                    kr, mach_error_string(kr));
    #endif // HAVE_TASK_RESTARTABLE_RANGES
    }
    

    _imp_implementationWithBlock_init()

    void
    _imp_implementationWithBlock_init(void)
    {
    #if TARGET_OS_OSX
        // Eagerly load libobjc-trampolines.dylib in certain processes. Some
        // programs (most notably QtWebEngineProcess used by older versions of
        // embedded Chromium) enable a highly restrictive sandbox profile which
        // blocks access to that dylib. If anything calls
        // imp_implementationWithBlock (as AppKit has started doing) then we'll
        // crash trying to load it. Loading it here sets it up before the sandbox
        // profile is enabled and blocks it.
        // 在某些进程中渴望加载libobjc-trampolines.dylib。一些程序(最著名的是嵌入式Chromium的较早版本使用的QtWebEngineProcess)启用了严格限制的沙箱配置文件,从而阻止了对该dylib的访问。如果有任何调用imp_implementationWithBlock的操作(如AppKit开始执行的操作),那么我们将在尝试加载它时崩溃。将其加载到此处可在启用沙箱配置文件之前对其进行设置并阻止它。
        // This fixes EA Origin (rdar://problem/50813789)
        // and Steam (rdar://problem/55286131)
        if (__progname &&
            (strcmp(__progname, "QtWebEngineProcess") == 0 ||
             strcmp(__progname, "Steam Helper") == 0)) {
            Trampolines.Initialize();
        }
    #endif
    }
    

    _dyld_objc_notify_register(&map_images, load_images, unmap_image)

    这里传递的3个注册函数的调用时机是在dyld执行完doInitialization ()之后。
    下一篇再讲这3个注册函数。

    环境变量附录

    环境变量名 说明
    OBJC_PRINT_OPTIONS OBJC已设置的选项
    OBJC_PRINT_IMAGES 已load的image信息
    OBJC_PRINT_LOAD_METHODS Class 及 Category load方法的调用信息
    OBJC_PRINT_INITIALIZE_METHODS initialize 的调用信息
    OBJC_PRINT_RESOLVED_METHODS 消息转发实现方法
    OBJC_PRINT_CLASS_SETUP Class 及 Category 的设置
    OBJC_PRINT_PROTOCOL_SETUP Protocol 的设置
    OBJC_PRINT_IVAR_SETUP Ivar
    OBJC_PRINT_VTABLE_SETUP vtable 的设置
    OBJC_PRINT_VTABLE_IMAGES vtable 被覆盖的方法
    OBJC_PRINT_CACHE_SETUP 方法缓存的设置过程
    OBJC_PRINT_FUTURE_CLASSES CFType 无缝转换到 NSObject 将要使用的类(如 CFArrayRef 到 NSArray * )
    OBJC_PRINT_GC 垃圾回收操作
    OBJC_PRINT_PREOPTIMIZATION dyld 共享缓存优化前的问候语
    OBJC_PRINT_CXX_CTORS 类实例中的 C++ 对象的构造与析构调用
    OBJC_PRINT_EXCEPTIONS 异常处理
    OBJC_PRINT_EXCEPTION_THROW 所有异常抛出时的 Backtrace
    OBJC_PRINT_ALT_HANDLERS alt 操作异常处理
    OBJC_PRINT_REPLACED_METHODS 被 Category 替换的方法
    OBJC_PRINT_DEPRECATION_WARNINGS 所有过时的方法调用
    OBJC_PRINT_POOL_HIGHWATER autoreleasepool 高水位警告
    OBJC_PRINT_CUSTOM_RR 含有未优化的自定义 retain/release 方法的类
    OBJC_PRINT_CUSTOM_AWZ 含有未优化的自定义 allocWithZone 方法的类
    OBJC_PRINT_RAW_ISA 需要访问原始 isa 指针的类
    OBJC_DEBUG_UNLOAD 卸载有不良行为的 Bundle 时打印警告
    OBJC_DEBUG_FRAGILE_SUPERCLASSES 当子类可能被对父类的修改破坏时打印警告
    OBJC_DEBUG_FINALIZERS 警告实现了 -dealloc 却没有实现 -finalize 的类
    OBJC_DEBUG_NIL_SYNC 警告 @synchronized(nil) 调用,这种情况不会加锁
    OBJC_DEBUG_NONFRAGILE_IVARS 打印突发地重新布置 non-fragile ivars 的行为
    OBJC_DEBUG_ALT_HANDLERS 记录更多的 alt 操作错误信息
    OBJC_DEBUG_MISSING_POOLS 警告没有 pool 的情况下使用 autorelease,可能内存泄漏
    OBJC_DEBUG_DUPLICATE_CLASSES 当出现类重名时停机
    OBJC_USE_INTERNAL_ZONE 在一个专用的 malloc 区分配运行时数据
    OBJC_DISABLE_GC 强行关闭自动垃圾回收,即使可执行文件需要垃圾回收
    OBJC_DISABLE_VTABLES 关闭 vtable 分发
    OBJC_DISABLE_PREOPTIMIZATION 关闭 dyld 共享缓存优化前的问候语
    OBJC_DISABLE_TAGGED_POINTERS 关闭 NSNumber 等的 tagged pointer 优化
    OBJC_DISABLE_NONPOINTER_ISA 关闭 non-pointer isa 字段的访问

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