摘要:可以看出,我们整个应用都是包含在一个自动释放池中。而且在现在的环境中,自动释放池的用法就是这样子。参考文章自动释放池的前世今生黑幕背后的
Autoreleasepool相关的内容是在面试中比较容易被问到的。之前呢,谈到Autoreleasepool只能粗浅的了解到自动释放池与内存的管理有关,具体是怎么样来管理和释放对象,并没有深入的学习,本文是笔者在深入学习Autoreleasepool之后的总结和心得,希望对大家有帮助。
main函数首先我们从main函数开始,main函数是我们应用的入口。
int main(int argc, char * argv[]) { @autoreleasepool { return UIApplicationMain(argc, argv, nil, NSStringFromClass([AppDelegate class])); } }
可以看出,我们整个iOS应用都是包含在一个自动释放池中。
而且在现在的ARC环境中,自动释放池的用法就是这样子 @autoreleasepool {}。
这个@autoreleasepool{}大家都会用,我们的代码直接写在这个大括号内即可。我们代码中的对象是怎样加到自动释放池中的,最后又是怎么样被释放的呢 ?
我们要先知道这个@autoreleasepool到底是什么。
从网上的一些博客中可以学到的,在命令行使用clang -rewrite-objc main.m 让编译器重新改写main函数所在的这个文件。当然了这一步我并没有操作,直接“盗用”了大家的结果。
从上图中可以看出,@autoreleasepool被转换为了一个__AtAutoreleasePool结构体。然后通过在main.cpp中查找找到这个结构体的定义。
struct __AtAutoreleasePool { __AtAutoreleasePool() {atautoreleasepoolobj = objc_autoreleasePoolPush();} ~__AtAutoreleasePool() {objc_autoreleasePoolPop(atautoreleasepoolobj);} void * atautoreleasepoolobj; };
这个结构体在初始化是调用objc_autoreleasePoolPush(),在析构时调用objc_autoreleasePoolPop()。
经过整理,可以把main函数中实际的代码应该是类似这样的。
int main(int argc, const char * argv[]) { { void * atautoreleasepoolobj = objc_autoreleasePoolPush(); // do whatever you want objc_autoreleasePoolPop(atautoreleasepoolobj); } return 0; }
下面就是正式的通过源码来学习Autoreleasepool了
Autoreleasepool源码上面我们提到了mian函数中的@autoreleasepool其实最终转成了objc_autoreleasePoolPush()和objc_autoreleasePoolPop()这两个方法的调用,我们去源码中搜一下这两个函数。
void * objc_autoreleasePoolPush(void) { return AutoreleasePoolPage::push(); }
void objc_autoreleasePoolPop(void *ctxt) { AutoreleasePoolPage::pop(ctxt); }
有源码可以看出,这两个函数就是对AutoreleasePoolPage类的pish和pop方法的封装,所以我们来着重看AutoreleasePoolPage类。
简化一下代码,先看类的部分属性
class AutoreleasePoolPage { static size_t const SIZE = #if PROTECT_AUTORELEASEPOOL PAGE_MAX_SIZE; // must be multiple of vm page size #else PAGE_MAX_SIZE; // size and alignment, power of 2 #endif magic_t const magic; id *next; pthread_t const thread; AutoreleasePoolPage * const parent; AutoreleasePoolPage *child; uint32_t const depth; uint32_t hiwat; };
熟悉链表的朋友,看到这个parent和child就差不多能猜出来了,每一个自动释放池其实是一个双向链表,链表的每一个结点就是这个AutoreleasePoolPage,每个AutoreleasePoolPage的大小为4096字节
#define I386_PGBYTES 4096 #define PAGE_SIZE I386_PGBYTES
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:
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:
从图片中我们可以看到在AutoreleasePoolPage的栈中出现了一个POOL_SENTINEL,我们称之为哨兵对象。
#define POOL_SENTINEL nil
其实哨兵对象只是nil的别名,他有啥作用呢 ?
每个自动释放池初始化在调用objc_autoreleasePoolPush的时候,都会把一个POOL_SENTINELpush到自动释放池的栈顶,并且返回这个POOL_SENTINEL的地址。
int main(int argc, const char * argv[]) { { void * atautoreleasepoolobj = objc_autoreleasePoolPush(); // do whatever you want objc_autoreleasePoolPop(atautoreleasepoolobj); } return 0; }
上面这个atautoreleasepoolobj就是一个POOL_SENTINEL。
可以看到在调用objc_autoreleasePoolPop时,会传进去这个地址:
根据传入的哨兵对象地址找到哨兵对象所处的page
在当前page中,将晚于哨兵对象插入的所有autorelease对象都发送一次- release消息,并向回移动next指针到正确位置
补充2:从最新加入的对象一直向前清理,可以向前跨越若干个page,直到哨兵所在的page
因为自动释放池是一个双向链表,而且每一个page的空间有限,所以会存在当前page已满的情况,也就出现了一个自动释放池跨越几个page的情况,所以在release的时候,也要顺着链表全部清理掉。
static inline void *push() { id *dest; if (DebugPoolAllocation) { // Each autorelease pool starts on a new pool page. dest = autoreleaseNewPage(POOL_BOUNDARY); } else { dest = autoreleaseFast(POOL_BOUNDARY); } assert(dest == EMPTY_POOL_PLACEHOLDER || *dest == POOL_BOUNDARY); return dest; }
经查阅,DebugPoolAllocation是来区别调试模式的,我们主要看autoreleaseFast这个函数。
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); } }
hotPage( )我们可以理解为获取当前的AutoreleasePoolPage,获取到当前page之后又根据page是否已满来区别处理。
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
static __attribute__((noinline)) id *autoreleaseFullPage(id obj, AutoreleasePoolPage *page) { // The hot page is full. // Step to the next non-full page, adding a new page if necessary. // Then add the object to that page. assert(page == hotPage()); assert(page->full() || DebugPoolAllocation); do { if (page->child) page = page->child; else page = new AutoreleasePoolPage(page); } while (page->full()); setHotPage(page); return page->add(obj); }
上面代码中的函数是在page已满的时候调用,从源码中可以看出通过传入的page遍历链表,直到找到一个未满的page,如果遍历到最后一个结点也没有未满的,就新建一个new AutoreleasePoolPage(page);。并且要把找到的满足条件的这个page设置为hotPage。
我们看一下pop的源码,里面内容很多,我们精简了一下。
static inline void pop(void *token) { AutoreleasePoolPage *page = pageForPointer(token); id *stop = (id *)token; page->releaseUntil(stop); if (page->child) { // 不清楚为什么要用下面这个if分类 if (page->lessThanHalfFull()) { page->child->kill(); } else if (page->child->child) { page->child->child->kill(); } } }
通过token调用pageForPointer()方法获取到当前的AutoreleasePoolPage,然后调用releaseUntil()释放page中的对象,直到stop,child节点调用kill()方法。
void kill() { AutoreleasePoolPage *page = this; //通过循环先找到最后一个节点 while (page->child) page = page->child; AutoreleasePoolPage *deathptr; //通过do-while循环,依次从后往前置为nil do { deathptr = page; page = page->parent; if (page) { page->unprotect(); page->child = nil; page->protect(); } delete deathptr; } while (deathptr != this); }
pageForPointer()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, releaseUntil()也是通过一个循环来释放所有的对象,具体的源码大家可以自己看一下。
在没有手动加AutoreleasePool的情况下,Autorelease对象都是在当前的runloop迭代结束时释放的,因为系统在每个runloop迭代中都加入了自动释放池Push和Pop。
这个问题又要跟runloop联系到一起了,等我们研究过runloop的源码,对这个问题应该就有更深刻的认识了。
参考文章自动释放池的前世今生
黑幕背后的Autorelease
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摘要:需要注意的是整个的应用都是包含在一个自动释放池中的。在每个自动释放池初始化调用的时候,都会把一个到自动释放池的栈顶,并且返回这个哨兵对象。最后,将添加到自动释放池中。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。 关注仓库,及时获得更新:iOS-Source-Code-Analyze Follow: Draveness · Github 由于 Object...
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