前言
-
weak表
其实是一个hash(哈希)表
,Key
是所指对象的地址,Value
是weak
指针的地址数组。 -
weak
是弱引用,所引用对象的计数器不会加一,并在引用对象被释放的时候自动被设置为nil。通常用于解决循环引用问题。
NSObject *obj = [[NSObject alloc] init];
static __weak id _weakObj = nil;
// weak的三种赋值情况
// (1)变量赋值
_weakObj = obj; // 编译为:objc_storeWeak(&_weakObj, obj);
// (2) 直接初始化,strong对象赋值
__weak NSObject *obj1 = obj; // 编译为:objc_initWeak(&obj1, obj);
// (3) 直接初始化,weak对象赋值
__weak NSObject *obj2 = _weakObj; // 编译为:objc_copyWeak(&obj2, & _weakObj);
// weak的访问情况,就是调用 objc_loadWeakRetained(id *location)
NSLog(@"=====%@",_weakObj);
// 编译为下面代码
/*
id temp = objc_loadWeakRetained(&weakObj);
NSLog(@"=====%@",temp);
objc_release(temp);
*/
哈希函数
首先在元素的关键字k和元素的存储位置p之间建立一个对应关系f,使得p=f(k),f称为哈希函数。
哈希函数的构造方法:
1. 数字分析法
2. 平方取中法
3. 分段叠加法
4. 除留余数法
5. 伪随机数法
处理冲突的方法:1、开放定址法 2、再哈希法3、 链地址法
- 开放定址法
线性探测再散列
二次探测再散列
伪随机探测再散列
2、 再哈希法
3、 链地址法
weak 实现原理的概括
Runtime
维护了一个wea
k表,用于存储指向某个对象的所有weak指针。weak表其实是一个hash(哈希)表,Key是所指对象的地址,Value是weak指针的地址(这个地址的值是所指对象指针的地址)数组。
- 初始化时:runtime会调用objc_initWeak函数,初始化指向某个对象位置的新的弱指针。
id
objc_initWeak(id *location, id newObj)
{
// 查看对象实例是否有效
// 无效对象直接导致指针释放
if (!newObj) {
*location = nil;
return nil;
}
return storeWeak<DontHaveOld, DoHaveNew, DoCrashIfDeallocating>
(location, (objc_object*)newObj);
}
2、添加引用时:objc_initWeak函数会调用 storeWeak() 函数, storeWeak() 的作用是更新指针指向,创建对应的弱引用表。
// HaveOld: true - 变量有值
// false - 需要被及时清理,当前值可能为 nil
// HaveNew: true - 需要被分配的新值,当前值可能为 nil
// false - 不需要分配新值
// CrashIfDeallocating: true - 说明 newObj 已经释放或者 newObj 不支持弱引用,该过程需要暂停
// false - 用 nil 替代存储
template bool HaveOld, bool HaveNew, bool CrashIfDeallocating>
static id storeWeak(id *location, objc_object *newObj) {
// 该过程用来更新弱引用指针的指向
// 初始化 previouslyInitializedClass 指针
Class previouslyInitializedClass = nil;
id oldObj;
// 声明两个 SideTable
// ① 新旧散列创建
SideTable *oldTable;
SideTable *newTable;
// 获得新值和旧值的锁存位置(用地址作为唯一标示)
// 通过地址来建立索引标志,防止桶重复
// 下面指向的操作会改变旧值
retry:
if (HaveOld) {
// 更改指针,获得以 oldObj 为索引所存储的值地址
oldObj = *location;
oldTable = &SideTables()[oldObj];
} else {
oldTable = nil;
}
if (HaveNew) {
// 更改新值指针,获得以 newObj 为索引所存储的值地址
newTable = &SideTables()[newObj];
} else {
newTable = nil;
}
// 加锁操作,防止多线程中竞争冲突
SideTable::lockTwo<HaveOld, HaveNew>(oldTable, newTable);
// 避免线程冲突重处理
// location 应该与 oldObj 保持一致,如果不同,说明当前的 location 已经处理过 oldObj 可是又被其他线程所修改
if (HaveOld && *location != oldObj) {
SideTable::unlockTwoHaveOld, HaveNew>(oldTable, newTable);
goto retry;
}
// 防止弱引用间死锁
// 并且通过 +initialize 初始化构造器保证所有弱引用的 isa 非空指向
if (HaveNew && newObj) {
// 获得新对象的 isa 指针
Class cls = newObj->getIsa();
// 判断 isa 非空且已经初始化
if (cls != previouslyInitializedClass &&
!((objc_class *)cls)->isInitialized()) {
// 解锁
SideTable::unlockTwoHaveOld, HaveNew>(oldTable, newTable);
// 对其 isa 指针进行初始化
class_initialize(_class_getNonMetaClass(cls, (id)newObj));
// 如果该类已经完成执行 +initialize 方法是最理想情况
// 如果该类 +initialize 在线程中
// 例如 +initialize 正在调用 storeWeak 方法
// 需要手动对其增加保护策略,并设置 previouslyInitializedClass 指针进行标记
previouslyInitializedClass = cls;
// 重新尝试
goto retry;
}
}
// ② 清除旧值
if (HaveOld) {
weak_unregister_no_lock(&oldTable->weak_table, oldObj, location);
}
// ③ 分配新值
if (HaveNew) {
newObj = (objc_object *)weak_register_no_lock(&newTable->weak_table,
(id)newObj, location,
CrashIfDeallocating);
// 如果弱引用被释放 weak_register_no_lock 方法返回 nil
// 在引用计数表中设置若引用标记位
if (newObj && !newObj->isTaggedPointer()) {
// 弱引用位初始化操作
// 引用计数那张散列表的weak引用对象的引用计数中标识为weak引用
newObj->setWeaklyReferenced_nolock();
}
// 之前不要设置 location 对象,这里需要更改指针指向
*location = (id)newObj;
}
else {
// 没有新值,则无需更改
}
SideTable::unlockTwoHaveOld, HaveNew>(oldTable, newTable);
return (id)newObj;
}
3、释放时,调用clearDeallocating函数。clearDeallocating函数首先根据对象地址获取所有weak指针地址的数组,然后遍历这个数组把其中的数据设为nil,最后把这个entry从weak表中删除,最后清理对象的记录。
SideTable
SideTable 这个结构体,我给他起名引用计数和弱引用依赖表,因为它主要用于管理对象的引用计数和 weak 表。在 NSObject.mm 中声明其数据结构:
struct SideTable {
// 保证原子操作的自旋锁
spinlock_t slock;
// 引用计数的 hash 表
RefcountMap refcnts;
// weak 引用全局 hash 表
weak_table_t weak_table;
weak表
weak
表是一个弱引用表,实现为一个weak_table_t
结构体,存储了某个对象相关的的所有的弱引用信息。其定义如下(具体定义在objc-weak.h中):
struct weak_table_t {
// 保存了所有指向指定对象的 weak 指针
weak_entry_t *weak_entries;
// 存储空间
size_t num_entries;
// 参与判断引用计数辅助量
uintptr_t mask;
// hash key 最大偏移值
uintptr_t max_hash_displacement;
};
这是一个全局弱引用hash
表。使用不定类型对象的地址作为 key ,用weak_entry_t
类型结构体对象作为value
。其中的 weak_entries
成员,从字面意思上看,即为弱引用表入口。其实现也是这样的。
其中weak_entry_t是存储在弱引用表中的一个内部结构体,它负责维护和存储指向一个对象的所有弱引用hash表。其定义如下:
struct weak_entry_t {
DisguisedPtr<objc_object> referent;
union {
struct {
weak_referrer_t *referrers;
uintptr_t out_of_line_ness : 2;
uintptr_t num_refs : PTR_MINUS_2;
uintptr_t mask;
uintptr_t max_hash_displacement;
};
struct {
// out_of_line_ness field is low bits of inline_referrers[1]
weak_referrer_t inline_referrers[WEAK_INLINE_COUNT];
};
};
在 weak_entry_t
的结构中,DisguisedPtr
referent 是对泛型对象的指针做了一个封装,通过这个泛型类来解决内存泄漏的问题。从注释中写 out_of_line 成员为最低有效位,当其为0的时候, weak_referrer_t 成员将扩展为多行静态 hash table。其实其中的 weak_referrer_t 是二维 objc_object 的别名,通过一个二维指针地址偏移,用下标作为 hash 的 key,做成了一个弱引用散列。
out_of_line:最低有效位,也是标志位。当标志位 0 时,增加引用表指针纬度。这里标记是否超过内联边界
num_refs:引用数值。这里记录弱引用表中引用有效数字,因为弱引用表使用的是静态 hash 结构,所以需要使用变量来记录数目。
mask:计数辅助量。
max_hash_displacement:hash 元素上限阀值。
总结一下 StripedMap[] : StripedMap 是一个模板类,在这个类中有一个 array 成员,用来存储 PaddedT 对象,并且其中对于 [] 符的重载定义中,会返回这个 PaddedT 的 value 成员,这个 value 就是我们传入的 T 泛型成员,也就是 SideTable 对象。在 array 的下标中,这里使用了 indexForPointer 方法通过位运算计算下标,实现了静态的 Hash Table。而在 weak_table 中,其成员 weak_entry 会将传入对象的地址加以封装起来,并且其中也有访问全局弱引用表的入口。
SideTable
参考:
哈希函数
【iOS】weak的底层实现
iOS 底层解析weak的实现原理(包含weak对象的初始化,引用,释放的分析)
weak的生命周期:具体实现方法
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