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alloc - isa

alloc - isa

作者: 恬甜咖啡糖_0301 | 来源:发表于2020-03-05 16:37 被阅读0次

alloc流程的分析中,能知道最后,alloc实例化的关键三步:

  • size_t size = cls->instanceSize(extraBytes) 实例内存计算
  • obj = (id)calloc(1, size) 系统分配地址内存
  • obj->initInstanceIsa(cls, hasCxxDtor) 初始化isa

前面两个步骤关于内存分配也分析过了,可以参考alloc 内存分配

现在就来看看最后一步obj->initInstanceIsa(cls, hasCxxDtor)。显然这里是初始化isa,将isa与class绑定,还是从源码开始:

inline void 
objc_object::initInstanceIsa(Class cls, bool hasCxxDtor)
{
    assert(!cls->instancesRequireRawIsa());
    assert(hasCxxDtor == cls->hasCxxDtor());

    initIsa(cls, true, hasCxxDtor);
}

inline void 
objc_object::initIsa(Class cls, bool nonpointer, bool hasCxxDtor) 
{ 
    //什么是nonpointer,现在一般情况都是nonpointer,即 nonpointer = true
  /* 补充:从下面一段判断可以看出
    if (DisableNonpointerIsa  ||  cls->instancesRequireRawIsa()) {
            initIsa(cls, false //not nonpointer, false);
      } else {
          initIsa(cls, true //nonpointer, false);
    }
    alloc 还有一个小细节, allocWithZone,自定义allocWithZone,
    自定义, retain,release等等也就是AZW相关,
    自己管理内存的时候 nonpointer = false
  */
    if (!nonpointer) {
        isa.cls = cls;
    } else {
        assert(!DisableNonpointerIsa);
        assert(!cls->instancesRequireRawIsa());

        isa_t newisa(0);

#if SUPPORT_INDEXED_ISA
        assert(cls->classArrayIndex() > 0);
        newisa.bits = ISA_INDEX_MAGIC_VALUE;
        // isa.magic is part of ISA_MAGIC_VALUE
        // isa.nonpointer is part of ISA_MAGIC_VALUE
        newisa.has_cxx_dtor = hasCxxDtor;
        newisa.indexcls = (uintptr_t)cls->classArrayIndex();
#else
        newisa.bits = ISA_MAGIC_VALUE;
        // isa.magic is part of ISA_MAGIC_VALUE
        // isa.nonpointer is part of ISA_MAGIC_VALUE
        newisa.has_cxx_dtor = hasCxxDtor;
        newisa.shiftcls = (uintptr_t)cls >> 3;
#endif

        // This write must be performed in a single store in some cases
        // (for example when realizing a class because other threads
        // may simultaneously try to use the class).
        // fixme use atomics here to guarantee single-store and to
        // guarantee memory order w.r.t. the class index table
        // ...but not too atomic because we don't want to hurt instantiation
        isa = newisa;
    }
}

其实 核心就是 new 一个isa_t出来,然后赋值,那么isa_t到底是什么呢,看下面源码:

union isa_t {
    isa_t() { }
    isa_t(uintptr_t value) : bits(value) { }

    Class cls;
    uintptr_t bits;
    #if defined(ISA_BITFIELD)
        struct {
            ISA_BITFIELD;  // defined in isa.h
        };
    #endif
};

可以看出isa 是个联合体,而且isa与class也是绑定在一起的,ISA_BITFIELD是位域,定义成了一个宏,因为要根据架构而来,isa外面是联合体,里面是位域

下面源码是isa占位位域细节,

#   define ISA_BITFIELD                                                      \
      uintptr_t nonpointer        : 1;                                       \
      uintptr_t has_assoc         : 1;                                       \
      uintptr_t has_cxx_dtor      : 1;                                       \
      uintptr_t shiftcls          : 33; /*MACH_VM_MAX_ADDRESS 0x1000000000*/ \
      uintptr_t magic             : 6;                                       \
      uintptr_t weakly_referenced : 1;                                       \
      uintptr_t deallocating      : 1;                                       \
      uintptr_t has_sidetable_rc  : 1;                                       \
      uintptr_t extra_rc          : 19

使用联合体 & 位域的优点:

  • 优化,可以用位运算(如:枚举),性能更好
  • 从内存管理层面来设计的,因为联合体是所有成员共享一个内存,联合体内存的大小取决于内部成员内存大小最大的那个元素,对于 isa 指针来说,就不用额外声明很多的属性,直接在内部的 ISA_BITFIELD 保存信息。同时由于联合体属性间是互斥的,所以 cls 和 bits 在 isa 初始化流程时是在两个分支中被赋值的。

initIsaisa进行赋值,那么isa 共8个字节, 64位,分别存储了什么(也就是要赋什么值呢)?

对照上面isa的 ISA_BITFIELD 位域,说明下 nonpointer_isa占位细节

  1. 0-7位:
    nonpointer 表示是否对isa指针开启指针优化,0:纯isa指针,1:不止是类对象地址,isa中包含了类信息、对象的引用计数等
    has_assoc:关联对象标示位,0:没有;1:存在
    has_cxx_dtor:该对象是否有 C++ 或者 Objc 的析构器,如果有析构函数,则需要做析构逻辑, 如果没有,则可以更快的释放对象

  2. 8-31位:
    shiftcls(cls >> 3,类相关的信息):存储类指针的值。开启指针优化的情况下,在 arm64 架构中有 33 位用来存储类指针。

  3. 32-40位:
    magic:用于调试器判断当前对象是真的对象还是没有初始化的空间 weakly_referenced:志对象是否被指向或者曾经指向一个 ARC 的弱变量,没有弱引用的对象可以更快释放。
    deallocating:标志对象是否正在释放内存
    has_sidetable_rc:当对象引用技术大于 10 时,则需要借用该变量存储进位

  4. 48-64位
    extra_rc:当表示该对象的引用计数值,实际上是引用计数值减 1, 例如,如果对象的引用计数为 10,那么 extra_rc 为 9。如果引用计数大于 10, 则需要使用到下面的 has_sidetable_rc。

结论:isa标记了很多信息,优化内存,没有使用属性而是使用联合体位域来优化

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