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Swift进阶(二)—— 内存管理

Swift进阶(二)—— 内存管理

作者: WellsCai | 来源:发表于2022-05-11 15:43 被阅读0次

    该系列主要是记录Swift中与OC底层差异。
    该篇主要是关于Swift的内存管理规则。

    1. 引用计数

    在Class的底层结构分析中,我们可以知道HeapObject由两部分组成。

    struct HeapObject {
      HeapMetadata const *metadata;
    
      SWIFT_HEAPOBJECT_NON_OBJC_MEMBERS;
      ...
    }
    
    #define SWIFT_HEAPOBJECT_NON_OBJC_MEMBERS       \
      InlineRefCounts refCounts
    

    不同于OC将引用计数保存在引用计数表(散列表,键为内存块地址,值为引用计数)的记录中。Swift的引用计数是存储在HeapObject,也就是实例对象中。
    这个refCounts本质就是一个64位的信息。(中间忽略N多源码)
    关于引用计数的规则,主要分成以下两种情况,如图我们也可以看出来区别。


    2552464-20211107224906673-1014135697.png

    无弱引用的情况

    无弱引用的情况,引用计数的数据结构类似这样的(一人占32位,但是其中有些位是用来做其他判断):

    struct InlineRefCountBits {
        var strongref: UInt32
        var unownedRef: UInt32
    }
    
    引用调试结果.png

    在调试实例对象的内存结果中,我们知道0x0000000600000002就是我们的InlineRefCountBits(引用计数信息)。从最开始的引用计数结构图中,我们可以看出33 - 62位存储的是强引用数量,二进制的 11, 表示的是3,也就是有3个强引用计数。强引用计数是从0开始的,有t, t1, t2 三个变量指向创建的对象,所以对象的强引用计数为3。

    那控制台里打印的0x0000000600000002中的6是怎么回事呢?

    由于我们在控制台打印的是16进制,每4位为一组,第32 - 36位的 0110, 表示的是数字6,所以才会显示成0x0000000600000002,这里只是进制计算方式不同,并不是代表有6个引用计数。
    由于二进制是从第33位开始存储的值是11,16进制却从32位开始存储的值是110。110 比 11向左移1位,所以就形成了2倍关系。所以我们从控制台打印出来的值,除以2,就是真实的强引用计数了。

    二进制情况.png

    所以说,强引用计数和无主引用计数是通过位移的方式,存储在这64位的信息当中。简单可以理解为,这64位信息主要由强引用计数和无主引用计数组成。

    有弱引用的情况

    有弱引用的情况,64位信息不够用了,那就需要创建新的对象来存储。
    在弱引用的创建过程,会调用swift_weakInit,这个函数是由WeakReference来调用的,相当于weak字段在编译器声明过程中就自定义了一个WeakReference的对象,其目的在于管理弱引用。

    struct WeakReference {
        var entry: HeapObjectSideTableEntry
    }
     
    struct HeapObjectSideTableEntry {
        var object: HeapObject
        var refCounts: SideTableRefCounts
    }
     
    struct SideTableRefCounts {
        var strongref: UInt32
        var unownedRef: UInt32
        var weakBits: UInt32
    }
    

    当使用弱引用的时候,我们会查看当前对象的SideTable是否已经创建了,如果创建了,SideTable中弱引用计数加一,如果没有创建,那么先创建,把当前对象的引用计数存在SideTable中,在把弱引用计数加一。操作完后,我们把SideTable处理过的地址赋给当前对象的引用计数。
    换句话说,一旦我们使用了weak修复词,那么对象引用计数的内存里存放的不在是强引用和无主引用的个数,而是对应SideTable的地址,真正的强引用和无主引用的个数存在了SideTable中。

    2. 总结

    初始化(init):在第1、2位的bit上置为1,相当于初始化完0x3。(对象初始化时,引用计数传入的默认参数是强引用0,无主引用1。)
    无主引用(unowned):每次使用,在第2位的bit位上加1,相当于每次加0x2。
    强引用(strong):每次使用,在第33位的bit位上加1,相当于每次加0x200000000。
    弱引用(weak):每次使用,会生成一张SideTable,然后把SideTable的地址右移3位,将63、64位的bit置为1,最后存入引用计数,因为最高位的两个都是1,所以显示成16进制的时候,最高位大概率位c。每次使用,在第1位的bit位上加1,相当于每次加0x1。

    举个例子🌰:

    class Teacher {}
    
    var person = Teacher()
    
    unowned var person1 = person
    unowned var person2 = person
    unowned var person3 = person
    
    var person4 = person
    var person5 = person
    var person6 = person
    
    weak var person7 = person
    weak var person8 = person
    weak var person9 = person
    

    无弱引用的调试情况如下:

    无弱引用的调试情况.png

    有弱引用的调试情况如下:

    有弱引用的调试情况.png

    所以说,对于HeapObject来说,其refCounts有两种:

    无弱引用:strongCount + unownedCount
    有弱引用:object + xxx + (strongCount + unownedCount) + weakCount

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