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理解Autoreleasepool

autoreleasepool分析

main函数是整个程序的入口,从我们一进入main 函数就会接触到autoreleasepool。
int main(int argc, char * argv[]) { @autoreleasepool { return UIApplicationMain(argc, argv, nil, NSStringFromClass([AppDelegate class])); } }
整个iOS应用都是包含在一个自动释放池block中。
使用clang -rewrite-objc对main.m编译之后我们会发现autoreleasepool@{}被转换成为一个__AtAutoreleasePool结构体
struct __AtAutoreleasePool { __AtAutoreleasePool() {atautoreleasepoolobj = objc_autoreleasePoolPush();} ~__AtAutoreleasePool() {objc_autoreleasePoolPop(atautoreleasepoolobj);} void * atautoreleasepoolobj; };
实际上,我们的main函数在工作时是这样的
int main(int argc, const char * argv[]) { { void * atautoreleasepoolobj = objc_autoreleasePoolPush(); return UIApplicationMain(argc, argv, nil, NSStringFromClass([AppDelegate class])); objc_autoreleasePoolPop(atautoreleasepoolobj); } return 0; }
autoreleasepool的实际是调用objc_autoreleasePoolPush和objc_autoreleasePoolPop方法

AutoreleasePoolPage分析

objc_autoreleasePoolPush和objc_autoreleasePoolPop的实现:
void *objc_autoreleasePoolPush(void) { return AutoreleasePoolPage::push(); } void objc_autoreleasePoolPop(void *ctxt) { AutoreleasePoolPage::pop(ctxt); }
通过方法内部我们能看到,push和pop方法是对AutoreleasePoolPage两个方法的封装。
AutoreleasePoolPage是C++的一个类,定义如下:
class AutoreleasePoolPage { magic_t const magic; //对当前AutoreleasePoolPage完整性的校验 id *next; //指向栈顶最新add进来的autorelease对象的下一个位置 pthread_t const thread; //当前类所在的线程 AutoreleasePoolPage * const parent; //指向上一个AutoreleasePoolPage AutoreleasePoolPage *child; //指向下一个AutoreleasePoolPage uint32_t const depth; //深度 uint32_t hiwat; };
每一个自动释放池都是由一系列AutoreleasePoolPage组成的,每一个AutoreleasePoolPage大小都是4096字节。
自动释放池中的AutoreleasePoolPage 是以双向链表的形式连接起来的:
notion image
一个AutoreleasePoolPage的空间被占满的时候,会新建一个AutoreleasePoolPage对象,连接链表。
如果一个AutoreleasePoolPage初始化在内存的0x100816000 ~ 0x100817000中,那么他的结构就像这样:
notion image
0x100816038 ~ 0x100817000用来储存加入到自动释放池中的对象。

POOL_SENTINEL(哨兵对象)

上图中能够看到有一个哨兵对象,他本质就是nil。
#define POOL_SENTINEL nil
每当进行一次objc_autoreleasePoolPush 的时候,runtime会向当前的AutoreleasePoolPage中添加一个哨兵对象,值为nil,然后将这个哨兵对象的地址返回,被objc_autoreleasePoolPop(哨兵对象)当作入参。
int main(int argc, const char * argv[]) { { void * atautoreleasepoolobj = objc_autoreleasePoolPush(); //do some thing objc_autoreleasePoolPop(atautoreleasepoolobj); } return 0; }
atautoreleasepoolobj就是哨兵对象。
当方法objc_autoreleasePoolPop调用的时候,就会向自动释放池中的所有晚于autorelease对象发送一次release消息,从最新加入的对象一直向前清理,可以跨越多个page,一直到哨兵所在的page。并向回移动next指针到正确的位置。

objc_autoreleasePoolPush分析

objc_autoreleasePoolPush()
void *objc_autoreleasePoolPush(void) { return AutoreleasePoolPage::push(); }
AutoreleasePoolPage 的类方法push
static inline void *push() { return autoreleaseFast(POOL_SENTINEL); }
这里会进入到一个方法autoreleaseFast,并且传入哨兵对象。
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); } }
上面可以看到有一个hotpage,hotpage可以理解为当前正在使用的AutoreleasePoolPage,有三种执行情况:
  • 有hotpage并且hotpage不满的时候,调用page->add(obj)将对象加入AutoreleasePoolPage栈中。
  • 有hotpage并且hotpage已满的时候,调用autoreleaseFullPage,初始化新页,然后调用page->add(obj)将对象加入AutoreleasePoolPage栈中。
  • 无hotpage的时候,调用autoreleaseNoPage创建一个hotPage,然后调用page->add(obj)将对象加入AutoreleasePoolPage栈中。

objc_autoreleasePoolPop分析

objc_autoreleasePoolPop
void objc_autoreleasePoolPop(void *ctxt) { AutoreleasePoolPage::pop(ctxt); }
AutoreleasePoolPage的类方法pop(ctxt);
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(); } } }
这个方法主要做了三件事:
  1. 使用pageForPointer获取当前token所在的AutoreleasePoolPage,就是哨兵对象所在的AutoreleasePoolPage
  1. 调用releaseUntil方法释放栈中的对象,一直到stop指针。
  1. 调用childkill方法。

小结

  • 自动释放池实际上是调用了AutoreleasePoolPage的push和pop方法向里面加入和释放对象。
  • AutoreleasePoolPage是以双向链表实现的。
  • 其中需要注意的是哨兵对象的含义以及push和pop方法的具体实现。

参考:
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