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iOS开发笔记(七):深入理解Autorelease

iOS开发笔记(七):深入理解Autorelease

作者: 天空当被子 | 来源:发表于2018-01-23 15:19 被阅读215次

    Autorelease 机制是 iOS 开发者管理对象内存的好伙伴,MRC中,调用 [obj autorelease] 来延迟内存的释放是一件简单自然的事,ARC下,我们甚至可以完全不知道 Autorelease 就能管理好内存。而在这背后,objc 和编译器都帮我们做了哪些事呢,它们是如何协作来正确管理内存的呢?刨根问底,一起来探究下黑幕背后的 Autorelease 机制。

    1.Autoreleased 对象何时被释放

    autorelease 本质上就是延迟调用 release,那 autoreleased 对象究竟会在什么时候释放呢?以下我们来做一个实验。

    特别说明:在苹果一些新的硬件设备上,本实验的结果已经不再成立,详细情况如下:

    • iPad 2
    • iPad Air
    • iPad Air 2
    • iPad Pro
    • iPad Retina
    • iPhone 4s
    • iPhone 5
    • Phone 5s
    • iPhone 6
    • iPhone 6 Plus
    • iPhone 6s
    • iPhone 6s Plus
    __weak NSString *string_weak_ = nil;
    - (void)viewDidLoad {
        [super viewDidLoad];
    
        // 场景 1
        NSString *string = [NSString stringWithFormat:@"leichunfeng"];
        string_weak_ = string;
    
        // 场景 2
    //    @autoreleasepool {
    //        NSString *string = [NSString stringWithFormat:@"leichunfeng"];
    //        string_weak_ = string;
    //    }
    
        // 场景 3
    //    NSString *string = nil;
    //    @autoreleasepool {
    //        string = [NSString stringWithFormat:@"leichunfeng"];
    //        string_weak_ = string;
    //    }
    
        NSLog(@"string: %@", string_weak_);
    }
    
    - (void)viewWillAppear:(BOOL)animated {
        [super viewWillAppear:animated];
        NSLog(@"string: %@", string_weak_);
    }
    
    - (void)viewDidAppear:(BOOL)animated {
        [super viewDidAppear:animated];
        NSLog(@"string: %@", string_weak_);
    }
    

    让我们一起来看看 console 输出:

    // 场景 1
    2015-05-30 10:32:20.837 AutoreleasePool[33876:1448343] string: leichunfeng
    2015-05-30 10:32:20.838 AutoreleasePool[33876:1448343] string: leichunfeng
    2015-05-30 10:32:20.845 AutoreleasePool[33876:1448343] string: (null)
    
    // 场景 2
    2015-05-30 10:32:50.548 AutoreleasePool[33915:1448912] string: (null)
    2015-05-30 10:32:50.549 AutoreleasePool[33915:1448912] string: (null)
    2015-05-30 10:32:50.555 AutoreleasePool[33915:1448912] string: (null)
    
    // 场景 3
    2015-05-30 10:33:07.075 AutoreleasePool[33984:1449418] string: leichunfeng
    2015-05-30 10:33:07.075 AutoreleasePool[33984:1449418] string: (null)
    2015-05-30 10:33:07.094 AutoreleasePool[33984:1449418] string: (null)
    

    分析

    3 种场景下,我们都通过 [NSString stringWithFormat:@"leichunfeng"] 创建了一个 autoreleased 对象,这是我们实验的前提。并且,为了能够在 viewWillAppear 和 viewDidAppear 中继续访问这个对象,我们使用了一个全局的 __weak 变量 string_weak_ 来指向它。因为 __weak 变量有一个特性就是它不会影响所指向对象的生命周期,这里我们正是利用了这个特性。

    场景 1

    当使用 [NSString stringWithFormat:@"leichunfeng"] 创建一个对象时,这个对象的引用计数为 1,并且这个对象被系统自动添加到了当前的 autoreleasepool 中。当使用局部变量 string 指向这个对象时,这个对象的引用计数 +1 ,变成了 2。因为在 ARC 下 NSString *string 本质上就是 __strong NSString *string。所以在 viewDidLoad 方法返回前,这个对象是一直存在的,且引用计数为 2。而当 viewDidLoad 方法返回时,局部变量 string 被回收,指向了 nil。因此,其所指向对象的引用计数 -1,变成了 1。

    而在 viewWillAppear 方法中,我们仍然可以打印出这个对象的值,说明这个对象并没有被释放。不是一直都说当函数返回的时候,函数内部产生的对象就会被释放的吗?前面我们提到了,这个对象是一个 autoreleased 对象,autoreleased 对象是被添加到了当前最近的 autoreleasepool 中了,只有当这个 autoreleasepool 自身 drain 的时候,autoreleasepool 中的 autoreleased 对象才会被 release。

    另外,我们注意到当在 viewDidAppear 中再打印这个对象的时候,对象的值变成了 nil ,说明此时对象已经被释放了。因此,我们可以大胆地猜测一下,这个对象一定是在 viewWillAppear 和 viewDidAppear 方法之间的某个时候被释放了,并且是由于它所在的 autoreleasepool 被 drain 的时候释放的。

    场景 2

    同理,当通过 [NSString stringWithFormat:@"leichunfeng"] 创建一个对象时,这个对象的引用计数为 1。而当使用局部变量 string 指向这个对象时,这个对象的引用计数 +1,变成了 2。而出了当前作用域时,局部变量 string 变成了 nil ,所以其所指向对象的引用计数变成 1。另外,我们知道当出了 @autoreleasepool {} 的作用域时,当前 autoreleasepool 被 drain,其中的 autoreleased 对象被 release。所以这个对象的引用计数变成了 0,对象最终被释放。

    场景 3

    同理,当出了 @autoreleasepool {} 的作用域时,其中的 autoreleased 对象被 release,对象的引用计数变成 1。当出了局部变量 string 的作用域,即 viewDidLoad 方法返回时,string 指向了 nil,其所指向对象的引用计数变成 0,对象最终被释放。

    总结

    理解在这 3 种场景下,autoreleased 对象什么时候释放对我们理解 Objective-C 的内存管理机制非常有帮助。其中,场景 1 出现得最多,就是不需要我们手动添加 @autoreleasepool {} 的情况,直接使用系统维护的 autoreleasepool ;场景 2 就是需要我们手动添加 @autoreleasepool {} 的情况,手动干预 autoreleased 对象的释放时机;场景 3 是为了区别场景 2 而引入的,在这种场景下并不能达到出了 @autoreleasepool {} 的作用域时 autoreleased 对象被释放的目的。

    2.AutoreleasePool 与 RunLoop

    首先我们明确什么对象会自动加入 autoreleasepool :

    • MRC 下需要对象调用 autorelease 才会入池, ARC 下可以通过 __autoreleasing 修饰符,否则的话看方法名,通过调用 alloc/new/copy/mutablecopy 以外的方法取得的对象,编译器帮我们自动加入 autoreleasepool (使用 alloc/new/copy/mutablecopy 方法进行初始化时,由系统管理对象,在适当的位置 release,不加入 autoreleasepool )。
    • 使用 array 会自动将返回对象注册到 autoreleasepool。
    • __weak 修饰的对象,为了保证在引用时不被废弃,会注册到 autoreleasepool 中。
    • id 的指针或对象的指针,在没有显式指定时会被注册到 autoreleasepool 中。

    前面一节我们讲到,autoreleased 对象会被加到最近的 autoreleasepool 中,只有当这个 autoreleasepool 自身 drain 的时候,autoreleasepool 中的 autoreleased 对象才会被 release (retainCount = 0 时对象释放)。

    那么autoreleasepool是在什么时候释放的呢。个人觉得有以下两种情况:

    • MRC 下显式的调用 drain 方法。对于获取不到的 NSAutoreleasePool 对象无法操作,不是我们讨论的重点。

    • 在 runloop 开始时,都会隐式创建一个 autoreleasepool,并会在 runloop 结束时把前面创建的 autoreleasepool drain。

      AutoreleasePool 与 RunLoop

      程序运行 -> 开启事件循环 -> 发生触摸事件 -> 创建自动释放池 -> 处理触摸事件 -> 事件对象加入自动释放池 -> 一次事件循环结束,销毁自动释放池

      至于 runloop 何时结束就无法确定了。

      上面场景一中,由于调用的非 alloc/new/copy/mutablecopy 方法取得对象,这个对象就自动被系统添加到了由主线程的 NSRunLoop 对象创建的 autoreleasepool 中,并在这个 autoreleasepool 被 drain 时得到释放。然而 runloop 何时结束无法确定,我们也不能显式的调用 drain 方法,那有没有好的解决办法呢?幸运的是可以。我们可以使用 NSAutoreleasepool 或 @autoreleasepool {}将对象加入到我们创建的 autorelasepool 中,手动干预释放 (如场景二)。

      之所以可以这么做肯定和它的实现原理有关,下面我们具体讨论它的结构,相信大家看完肯定能有自己的结论。

    3.AutoreleasePool 的实现

    3.1 从 main 函数开始

    main 函数可以说是在整个 iOS 开发中非常不起眼的一个函数,但却是整个 iOS 应用的入口。

    main.m 文件中的内容是这样的:

    int main(int argc, char * argv[]) {
        @autoreleasepool {
            return UIApplicationMain(argc, argv, nil, NSStringFromClass([AppDelegate class]));
        }
    }
    

    在这个 @autoreleasepool block 中只包含了一行代码,这行代码将所有的事件、消息全部交给了 UIApplication 来处理,但是这不是本文关注的重点。

    需要注意的是:整个 iOS 的应用都是包含在一个自动释放池 block 中的。

    3.2 @autoreleasepool

    @autoreleasepool 到底是什么?我们在命令行中使用使用以下命令让编译器重新改写这个文件:

    clang -x objective-c -rewrite-objc -isysroot /Applications/Xcode.app/Contents/Developer/Platforms/iPhoneSimulator.platform/Developer/SDKs/iPhoneSimulator.sdk main.m
    

    在生成了一大堆警告之后,当前目录下多了一个 main.cpp 文件。在文件的最后,我们可以看到如下代码:

    int main(int argc, char * argv[]) {
        /* @autoreleasepool */ { __AtAutoreleasePool __autoreleasepool; 
            return UIApplicationMain(argc, argv, __null, NSStringFromClass(((Class (*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend)((id)objc_getClass("AppDelegate"), sel_registerName("class"))));
        }
    }
    

    在这个文件中,有一个非常奇怪的 __AtAutoreleasePool 的结构体,前面的注释写到 /* @autoreleasepopl */。也就是说 @autoreleasepool {} 被转换为一个 __AtAutoreleasePool 结构体:

    {
        __AtAutoreleasePool __autoreleasepool;
    }
    

    想要弄清楚这行代码的意义,我们要在 main.cpp 中查找名为 __AtAutoreleasePool 的结构体:

    struct __AtAutoreleasePool {
        __AtAutoreleasePool() {atautoreleasepoolobj = objc_autoreleasePoolPush();}
        ~__AtAutoreleasePool() {objc_autoreleasePoolPop(atautoreleasepoolobj);}
        void * atautoreleasepoolobj;
    };
    

    这个结构体会在初始化时调用 objc_autoreleasePoolPush() 方法,会在析构时调用 objc_autoreleasePoolPop 方法。

    这表明,我们的 main 函数在实际工作时其实是这样的:

    int main(int argc, const char * argv[]) {
        {
            void * atautoreleasepoolobj = objc_autoreleasePoolPush();
        
            // do whatever you want
        
            objc_autoreleasePoolPop(atautoreleasepoolobj);
        }
        return 0;
    }
    

    @autoreleasepool 只是帮助我们少写了这两行代码而已,让代码看起来更美观。

    4.AutoreleasePool 源码解析

    这一节开始分析方法 objc_autoreleasePoolPush 和 objc_autoreleasePoolPop 的实现:

    void *objc_autoreleasePoolPush(void) {
        return AutoreleasePoolPage::push();
    }
    
    void objc_autoreleasePoolPop(void *ctxt) {
        AutoreleasePoolPage::pop(ctxt);
    }
    

    上面的方法看上去是对 AutoreleasePoolPage 对应静态方法 push 和 pop 的封装。

    这一小节会按照下面的顺序逐步解析代码中的内容:

    • AutoreleasePoolPage 的结构
    • objc_autoreleasePoolPush 方法
    • objc_autoreleasePoolPop 方法

    4.1 AutoreleasePoolPage 的结构

    AutoreleasePoolPage 是一个 C++ 中的类:

    AutoreleasePoolPage

    它在 NSObject.mm 中的定义是这样的:

    class AutoreleasePoolPage {
        magic_t const magic;
        id *next;
        pthread_t const thread;
        AutoreleasePoolPage * const parent;
        AutoreleasePoolPage *child;
        uint32_t const depth;
        uint32_t hiwat;
    };
    
    • magic 用于对当前 AutoreleasePoolPage 完整性的校验
    • thread 保存了当前页所在的线程

    每一个自动释放池都是由一系列的 AutoreleasePoolPage 组成的,并且每一个 AutoreleasePoolPage 的大小都是 4096 字节(16 进制 0x1000)。

    #define I386_PGBYTES 4096
    #define PAGE_SIZE I386_PGBYTES
    

    双向链表

    自动释放池中的 AutoreleasePoolPage 是以双向链表的形式连接起来的:

    AutoreleasePoolPage-linked-list

    parent 和 child 就是用来构造双向链表的指针。

    自动释放池中的栈

    如果我们的一个 AutoreleasePoolPage 被初始化在内存的 0x100816000 ~ 0x100817000 中,它在内存中的结构如下:

    page-in-memory

    其中有 56 bit 用于存储 AutoreleasePoolPage 的成员变量,剩下的 0x100816038 ~ 0x100817000 都是用来存储加入到自动释放池中的对象。

    begin() 和 end() 这两个类的实例方法帮助我们快速获取 0x100816038 ~ 0x100817000 这一范围的边界地址。

    next 指向了下一个为空的内存地址,如果 next 指向的地址加入一个 object,它就会如下图所示移动到下一个为空的内存地址中:

    after-insert-to-page

    关于 hiwat 和 depth 在文章中并不会进行介绍,因为它们并不影响整个自动释放池的实现,也不在关键方法的调用栈中。

    POOL_SENTINEL(哨兵对象)

    到了这里,你可能想要知道 POOL_SENTINEL 到底是什么,还有它为什么在栈中。

    首先回答第一个问题: POOL_SENTINEL 只是 nil 的别名。

    #define POOL_SENTINEL nil
    

    在每个自动释放池初始化调用 objc_autoreleasePoolPush 的时候,都会把一个 POOL_SENTINEL push 到自动释放池的栈顶,并且返回这个 POOL_SENTINEL 哨兵对象。

    int main(int argc, const char * argv[]) {
        {
            void * atautoreleasepoolobj = objc_autoreleasePoolPush();
        
            // do whatever you want
        
            objc_autoreleasePoolPop(atautoreleasepoolobj);
        }
        return 0;
    }
    

    上面的 atautoreleasepoolobj 就是一个 POOL_SENTINEL。

    而当方法 objc_autoreleasePoolPop 调用时,就会向自动释放池中的对象发送 release 消息,直到第一个 POOL_SENTINEL:

    pop-stack

    4.2 objc_autoreleasePoolPush 方法

    了解了 POOL_SENTINEL,我们来重新回顾一下 objc_autoreleasePoolPush 方法:

    void *objc_autoreleasePoolPush(void) {
        return AutoreleasePoolPage::push();
    }
    

    它调用 AutoreleasePoolPage 的类方法 push,也非常简单:

    static inline void *push() {
        return autoreleaseFast(POOL_SENTINEL);
    }
    

    在这里会进入一个比较关键的方法 autoreleaseFast,并传入哨兵对象 POOL_SENTINEL:

    static inline id *autoreleaseFast(id obj)
    {
        AutoreleasePoolPage *page = hotPage();
        if (page && !page->full()) {
            return page->add(obj);
        } else if (page) {
            return autoreleaseFullPage(obj, page);
        } else {
            return autoreleaseNoPage(obj);
        }
    }
    

    上述方法分三种情况选择不同的代码执行:

    • 有 hotPage 并且当前 page 不满

      • 调用 page->add(obj) 方法将对象添加至 AutoreleasePoolPage 的栈中
    • 有 hotPage 并且当前 page 已满

      • 调用 autoreleaseFullPage 初始化一个新的页
      • 调用 page->add(obj) 方法将对象添加至 AutoreleasePoolPage 的栈中
    • 无 hotPage

      • 调用 autoreleaseNoPage 创建一个 hotPage
      • 调用 page->add(obj) 方法将对象添加至 AutoreleasePoolPage 的栈中

    最后的都会调用 page->add(obj) 将对象添加到自动释放池中。

    hotPage 可以理解为当前正在使用的 AutoreleasePoolPage。

    page->add 添加对象

    id *add(id obj) 将对象添加到自动释放池页中:

    id *add(id obj) {
        id *ret = next;
        *next = obj;
        next++;
        return ret;
    }
    

    这个方法其实就是一个压栈的操作,将对象加入 AutoreleasePoolPage 然后移动栈顶的指针。

    autoreleaseFullPage(当前 hotPage 已满)

    autoreleaseFullPage 会在当前的 hotPage 已满的时候调用:

    static id *autoreleaseFullPage(id obj, AutoreleasePoolPage *page) {
        do {
            if (page->child) page = page->child;
            else page = new AutoreleasePoolPage(page);
        } while (page->full());
    
        setHotPage(page);
        return page->add(obj);
    }
    

    它会从传入的 page 开始遍历整个双向链表,直到:

    • 查找到一个未满的 AutoreleasePoolPage
    • 使用构造器传入 parent 创建一个新的 AutoreleasePoolPage

    在查找到一个可以使用的 AutoreleasePoolPage 之后,会将该页面标记成 hotPage,然后调动上面分析过的 page->add 方法添加对象。

    autoreleaseNoPage(没有 hotPage)

    如果当前内存中不存在 hotPage,就会调用 autoreleaseNoPage 方法初始化一个 AutoreleasePoolPage:

    static id *autoreleaseNoPage(id obj) {
        AutoreleasePoolPage *page = new AutoreleasePoolPage(nil);
        setHotPage(page);
    
        if (obj != POOL_SENTINEL) {
            page->add(POOL_SENTINEL);
        }
    
        return page->add(obj);
    }
    

    既然当前内存中不存在 AutoreleasePoolPage,就要从头开始构建这个自动释放池的双向链表,也就是说,新的 AutoreleasePoolPage 是没有 parent 指针的。

    初始化之后,将当前页标记为 hotPage,然后会先向这个 page 中添加一个 POOL_SENTINEL 对象,来确保在 pop 调用的时候,不会出现异常。

    最后,将 obj 添加到自动释放池中。

    4.3 objc_autoreleasePoolPop 方法

    同样,回顾一下上面提到的 objc_autoreleasePoolPop 方法:

    void objc_autoreleasePoolPop(void *ctxt) {
        AutoreleasePoolPage::pop(ctxt);
    }
    

    看起来传入任何一个指针都是可以的,但是在整个工程并没有发现传入其他对象的例子。不过在这个方法中传入其它的指针也是可行的,会将自动释放池释放到相应的位置。

    我们一般都会在这个方法中传入一个哨兵对象 POOL_SENTINEL,如下图一样释放对象:

    pop-stack

    对 objc_autoreleasePoolPop 行为的测试

    在继续分析这个方法之前做一个小测试,在 objc_autoreleasePoolPop 传入非哨兵对象,测试一下这个方法的行为。

    下面是 main.m 文件中的源代码:

    #import <Foundation/Foundation.h>
    
    int main(int argc, const char * argv[]) {
        @autoreleasepool {
    
            NSString *s = @"Draveness";
            [s stringByAppendingString:@"-Suffix"];
    
        }
        return 0;
    }
    

    在代码的这一行打一个断点,因为这里会调用 autorelease 方法,将字符串加入自动释放池:

    breakpoint-main

    当代码运行到这里时,通过 lldb 打印出当前 hotPage 中的栈内容:

    print-pool-content
    • 通过 static 方法获取当前 hotPage
    • 打印 AutoreleasePoolPage 中的内容
    • 打印当前 next 指针指向的内容,以及之前的内容,-2时已经到了 begin() 位置
    • 使用 print()和 printAll()打印自动释放池中内容

    然后将字符串 @"Draveness-Suffix" 的指针传入 pop 方法,测试 pop 方法能否传入非哨兵参数。

    pop-string

    再次打印当前 AutoreleasePoolPage 的内容时,字符串已经不存在了,这说明向 pop 方法传入非哨兵参数是可行的,只是我们一般不会传入非哨兵对象。

    让我们重新回到对 objc_autoreleasePoolPop 方法的分析,也就是 AutoreleasePoolPage::pop 方法的调用:

    static inline void pop(void *token) {
        AutoreleasePoolPage *page = pageForPointer(token);
        id *stop = (id *)token;
    
        page->releaseUntil(stop);
    
        if (page->child) {
            if (page->lessThanHalfFull()) {
                page->child->kill();
            } else if (page->child->child) {
                page->child->child->kill();
            }
        }
    }
    

    在这个方法中删除了大量无关的代码,以及对格式进行了调整。

    该静态方法总共做了三件事情:

    • 使用 pageForPointer 获取当前 token 所在的 AutoreleasePoolPage

    • 调用 releaseUntil 方法释放栈中的对象,直到 stop

    • 调用 child 的 kill 方法

        if (page->lessThanHalfFull()) {
            page->child->kill();
        } else if (page->child->child) {
            page->child->child->kill();
        }
      

    pageForPointer 获取 AutoreleasePoolPage

    pageForPointer 方法主要是通过内存地址的操作,获取当前指针所在页的首地址:

    static AutoreleasePoolPage *pageForPointer(const void *p) {
        return pageForPointer((uintptr_t)p);
    }
    
    static AutoreleasePoolPage *pageForPointer(uintptr_t p) {
        AutoreleasePoolPage *result;
        uintptr_t offset = p % SIZE;
    
        assert(offset >= sizeof(AutoreleasePoolPage));
    
        result = (AutoreleasePoolPage *)(p - offset);
        result->fastcheck();
    
        return result;
    }
    

    将指针与页面的大小,也就是 4096 取模,得到当前指针的偏移量,因为所有的 AutoreleasePoolPage 在内存中都是对齐的:

    p = 0x100816048
    p % SIZE = 0x48
    result = 0x100816000
    

    而最后调用的方法 fastCheck() 用来检查当前的 result 是不是一个 AutoreleasePoolPage。

    通过检查 magic_t 结构体中的某个成员是否为 0xA1A1A1A1。

    releaseUntil 释放对象

    releaseUntil 方法的实现如下:

    void releaseUntil(id *stop) {
        while (this->next != stop) {
            AutoreleasePoolPage *page = hotPage();
    
            while (page->empty()) {
                page = page->parent;
                setHotPage(page);
            }
    
            page->unprotect();
            id obj = *--page->next;
            memset((void*)page->next, SCRIBBLE, sizeof(*page->next));
            page->protect();
    
            if (obj != POOL_SENTINEL) {
                objc_release(obj);
            }
        }
    
        setHotPage(this);
    }
    

    它的实现还是很容易的,用一个 while 循环持续释放 AutoreleasePoolPage 中的内容,直到 next 指向了 stop。

    使用 memset 将内存的内容设置成 SCRIBBLE,然后使用 objc_release 释放对象。

    kill() 方法

    到这里,没有分析的方法就只剩下 kill 了,而它会将当前页面以及子页面全部删除:

    void kill() {
        AutoreleasePoolPage *page = this;
        while (page->child) page = page->child;
    
        AutoreleasePoolPage *deathptr;
        do {
            deathptr = page;
            page = page->parent;
            if (page) {
                page->unprotect();
                page->child = nil;
                page->protect();
            }
            delete deathptr;
        } while (deathptr != this);
    }
    

    4.4 autorelease 方法

    我们已经对自动释放池生命周期有一个比较好的了解,最后需要了解的话题就是 autorelease 方法的实现,先来看一下方法的调用栈:

    - [NSObject autorelease]
    └── id objc_object::rootAutorelease()
        └── id objc_object::rootAutorelease2()
            └── static id AutoreleasePoolPage::autorelease(id obj)
             └── static id AutoreleasePoolPage::autoreleaseFast(id obj)
                  ├── id *add(id obj)
                  ├── static id *autoreleaseFullPage(id obj, AutoreleasePoolPage *page)
                  │   ├── AutoreleasePoolPage(AutoreleasePoolPage *newParent)
                  │   └── id *add(id obj)
                  └── static id *autoreleaseNoPage(id obj)
                        ├── AutoreleasePoolPage(AutoreleasePoolPage *newParent)
                        └── id *add(id obj)
    

    在 autorelease 方法的调用栈中,最终都会调用上面提到的 autoreleaseFast 方法,将当前对象加到 AutoreleasePoolPage 中。

    这一小节中这些方法的实现都非常容易,只是进行了一些参数上的检查,最终还要调用 autoreleaseFast 方法:

    inline id objc_object::rootAutorelease() {
        if (isTaggedPointer()) return (id)this;
        if (prepareOptimizedReturn(ReturnAtPlus1)) return (id)this;
    
        return rootAutorelease2();
    }
    
    __attribute__((noinline,used)) id objc_object::rootAutorelease2() {
        return AutoreleasePoolPage::autorelease((id)this);
    }
    
    static inline id autorelease(id obj) {
        id *dest __unused = autoreleaseFast(obj);
        return obj;
    }
    

    由于在上面已经分析过 autoreleaseFast 方法的实现,这里就不会多说了。

    4.5 小结

    整个自动释放池 AutoreleasePool 的实现以及 autorelease 方法都已经分析完了,我们再来回顾一下文章中的一些内容:

    • 自动释放池是由 AutoreleasePoolPage 以双向链表的方式实现的。
    • 当对象调用 autorelease 方法时,会将对象加入 AutoreleasePoolPage 的栈中。
    • 调用 AutoreleasePoolPage::pop 方法会向栈中的对象发送 release 消息。

    5.拾遗

    5.1 NSAutoreleasePool

    NSAutoreleasePool 是 Cocoa 用来支持引用计数内存管理机制的类,当一个 autorelease pool 被 drain 的时候会对 pool 里的对象发送一条 release 的消息。(不能在 ARC 下使用)

    使用方法如下:

    NSAutoreleasePool *pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init];
    NSArray *array = [[[NSArray alloc] init] autorelease];
    [pool drain];
    

    5.2 AutoreleasePool 与线程

    每一个线程 (包括主线程) 都有一个 AutoreleasePool 栈。当一个新的池子被创建的时候,push 进栈,当池子被释放内存时,pop 出栈。对象调用 autorelease 方法进入栈顶的池子中。当线程结束的时候,它会自动地销毁掉所有跟它有关联的池子。

    线程中的自动释放池栈

    5.3 容器的 block 版本的枚举器

    使用容器的 block 版本的枚举器时,内部会自动添加一个 AutoreleasePool:

    [array enumerateObjectsUsingBlock:^(id obj, NSUInteger idx, BOOL *stop) {
    // 这里被一个局部@autoreleasepool包围着
    }];
    

    当然,在普通 for 循环和 for in 循环中没有,所以,还是新版的 block 版本枚举器更加方便。for 循环中遍历产生大量 autorelease 变量时,就需要手加局部 AutoreleasePool 咯。

    5.4 什么时候用 AutoreleasePool

    • 写基于命令行的程序时,就是没有 UI 框架时,如 AppKit 等 Cocoa 框架。
    • 写循环,循环里面包含了大量临时创建的对象。
    • 创建了新的线程。
    • 长时间在后台运行的任务。

    6.参考

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        本文标题:iOS开发笔记(七):深入理解Autorelease

        本文链接:https://www.haomeiwen.com/subject/wmpsaxtx.html