iOS ARC + AutoReleasePool 实现机制

自动引用计数ARC(Automatic Reference Count)

• 什么是引用计数？

一个简单而有效的管理对象生命周期的方式。当我们创建一个新对象的时候，它的引用计数为 1，当有一个新的指针指向这个对象时，我们将其引用计数加 1，当某个指针不再指向这个对象是，我们将其引用计数减 1，当对象的引用计数变为 0 时，说明这个对象不再被任何指针指向了，这个时候我们就可以将对象销毁，回收内存

• ARC自动对象内存管理

1. 编译器综合保留/释放调用
2. 编译器遵守并强制执行库约定
3. 与retain/release代码完全互操作

• ARC新的运行时特性:

1. 销毁弱指针
2. 高效的性能优化
3. 没有新的运行时内存模型
4. 没有自动化的malloc/free, CF等。
5. 没有垃圾收集器(无堆扫描,整个应用程序没有暂停,无不确定性释放)

• ARC是如何工作的？

编译器为您插入retain/release/autorelease
- (NSString*) fullName {
 return [[NSString alloc] initWithFormat: @"%@ %@",
 self.firstName, self.lastName];
}

• 指针使对象保持活动状态 (当没有更多的引用存在时，对象死亡)

• 指针意味着“所有权” （想想你的对象）

• 停止考虑保留/释放/自动释放调

• 这对代码有什么影响?

1. 没有GC开销:(没有延迟的销毁地址,没有应用程序暂停，没有非决定论)
2. Objective-C性能改进（比NSObject retain/release，@autoreleasepool,objc_msgSend 更快）
3. 从自动释放池回收(较低的存储压力,20倍更快的保留/自动释放回报)

• ARC总结：

1. 编译器合成保留/释放，释放弱指针，新的语言规则，一个更简单的实现方式
2. 编写代码自然，在必要时中断周期，不要担心“保留”，编写优秀的应用程序
3. Objective-C，块指针，局部变量、全局变量、参数、实例变量……，四种不同的所有权

自动释放池AutoReleasePool

Autorelease Pool是一个可以放置多个对象指针的对象池，当Autorelease Pool被销毁时，转化所有Autorelease Pool中的对象执行引用计数-1操作，这时候才会回收对象。相当于加入Autorelease Pool的对象被延迟释放了。

作用域结束就会被回收，那么如何保证拿到返回的值，
这个时候aotoreleasepool就会延时释放，
确保用户能正常拿到值后被销毁
- (NSString*) fullName {
 return [[NSString alloc] initWithFormat: @"%@ %@",
 self.firstName, self.lastName];
}

• 自动释放池在ARC情况下如何使用？

在Runloop一个循环结束前，就会出现很多临时变量str不用了，但是占用内存的情况。
所以这里手动加上@autoreleasepool {}代码块，每次循环都创建一个新的AutoRelease Pool，str会被加入到这个新的AutoRelease Pool中，
在每次进行循环结束时，AutoRelease Pool被释放，从而str也被及时释放，内存能够得到及时的清理

for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
    @autoreleasepool {
        NSString *str = [NSString stringWithFormat:@"Hello + %d", i];
    }
}

• 自动释放池的实现原理

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

__AtAutoreleasePool是一个结构体，在构造函数和析构函数里，
分别调用了objc_autoreleasePoolPush（）和objc_autoreleasePoolPop（atautoreleasepoolobj）方法。
objc_autoreleasePoolPush是在创建自动发布池，
objc_autoreleasePoolPop是在销毁Autorelease Pool

• AutoreleasePoolPage

autorelease方法会把对象存储到AutoreleasePoolPage的链表里
等到auto release pool被释放的时候，把链表内存储的对象删除
所以，AutoreleasePoolPage就是自动释放池的内部实现

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

class AutoreleasePoolPage
{
    magic_t const magic;
    id *next;
    pthread_t const thread;
    AutoreleasePoolPage * const parent;
    AutoreleasePoolPage *child;
    uint32_t const depth;
    uint32_t hiwat;
}

• 销毁自动发布池

对AutoreleasePoolPage里存储的所有对象依次从后往前调用release
直到遇到对象POOL_BOUNDARY，表明当前Autorelease Pool中的对象已经被全部释放。

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

• AutoReleasePool总结

1. autorelease Pool是由多个AutoreleasePoolPage对象以双向链表的方式组织起来的数据结构。

2. 每个AutoreleasePoolPage只能存储有限个对象指针。当新的对象加入Autorelease Pool的时候，如果当前的AutoreleasePoolPage存储空间不足，会新初始化一个AutoreleasePoolPage，加入到链表末端。

3. Autorelease Pool可以被嵌套创建。创建一个新的Autorelease Pool的时候，会在当前AutoreleasePoolPage中插入边界对象POOL_BOUNDARY，以和上一个Autorelease Pool以区别。

4. 当Autorelease Pool销毁的时候，对AutoreleasePoolPage里存储的所有对象依次从后往前调用release，直到遇到对象POOL_BOUNDARY，表明当前Autorelease Pool中的对象已经被全部释放。