OC--Autorelease

不解之谜1,NSLog(@"2222=====%@",obj2); // crash 野指针

@implementation TestObj
- (instancetype)init
{
    self = [super init];
    if (self) {
        
        __unsafe_unretained NSObject *obj1 = [TestObj getObj];
        NSLog(@"1111=====%@",obj1); // 运行OK
        __unsafe_unretained NSObject *obj2 = [TestObj getObj2];
        NSLog(@"2222=====%@",obj2); // crash 野指针
        
    }
    return self;
}


+ (id)getObj {
    return [NSObject new];
}
+ (id)getObj2 {
    return [NSObject new];
}

不解之谜2,ViewController的viewDidLoad里面,NSLog不一样

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    
    __weak NSObject *obj1 = [ViewController getObj];
    NSLog(@"=====%@",obj1); // nil
    __weak NSObject *obj2 = [ViewController getObj];
    NSLog(@"=====%@",obj2);// 输出对象
}
+ (id)getObj {
    return [NSObject new];
}

Autorelease与Autoreleasepool

参考:
ARC环境下编译器到底对autorelease对象做了怎样的优化
黑幕背后的Autorelease
自动释放池的前世今生 ---- 深入解析 Autoreleasepool
Objective-C 小记(8)autorelease

autoreleasepool

1、自动释放池是由 AutoreleasePoolPage 以双向链表的方式实现的
2、当对象调用 autorelease 方法时,会将对象加入 AutoreleasePoolPage 的栈中
3、调用 AutoreleasePoolPage::pop 方法会向栈中的对象发送 release 消息
4、新建线程会新建AutoreleasePool,线程销毁AutoreleasePool释放对象且销毁
5、AutoreleasePoolPage 对象本身占 56 个字节, 所以 begin() 需要排除这 56 个字节, 真正用于存储 autorelease 对象地址的内存量为 end() - begin(), 共有 4040 个字节, 可存储 505 个 autorelease 变量.
@autoreleasepool{}

@autoreleasepool {
       __autoreleasing NSObject *obj = [NSObject new];
    }

伪代码

    // 获取哨兵POOL_SENTINEL
    void * atautoreleasepoolobj = objc_autoreleasePoolPush();
    {
        __autoreleasing NSObject *obj = [NSObject new];
    }
    // 就是release哨兵之后的autorelease对象。
    objc_autoreleasePoolPop(atautoreleasepoolobj);

autorelease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)
OC--Autorelease_第1张图片
autorelease流程图
一个autorelease对象在什么时刻释放?

1、手动指定Autoreleasepool:当前Autoreleasepool作用域大括号结束时释放;

2、不手动指定:autorelease对象会被添加到最近一次创建的autoreleasepool中,并在当前的runloop迭代结束时候释放。(子线程没有启动runloop是,在当前线程结束时候执行释放Autoreleasepool)

例如:主Runloop对Autoreleasepool管理的流程:
Runloop中,检测到触摸事件,创建事件,创建Autoreleasepool,autorelease对象加入pool中,事件完成,Runloop运行循环将要结束,释放Autoreleasepool,向pool中对象发送release消息,Runloop休眠。

autorelease 进行的非持有方法的优化

1、alloc/new/copy/mutableCopy---持有对象方法
2、其他类方法返回的对象,如果下面的createObj

@implementation BBObject
+ (instancetype)createObj {
    return [self new];
}

需要了解下面的方法:

id objc_autoreleaseReturnValue(id obj)
{
    // prepareOptimizedReturn判断是否可以TSL优化,可以则标记,YES--就不需要调用 objc_autorelease(),优化性能
    if (prepareOptimizedReturn(ReturnAtPlus1)) return obj;

    return objc_autorelease(obj);
}
id objc_retainAutoreleasedReturnValue(id obj)
{
  // 如果之前 objc_autoreleaseReturnValue() 存入的标志位为 ReturnAtPlus1,则直接返回对象,无需调用 objc_retain(),优化性能
    if (acceptOptimizedReturn() == ReturnAtPlus1) return obj;
    return objc_retain(obj);
}


static ALWAYS_INLINE bool 
prepareOptimizedReturn(ReturnDisposition disposition)
{
    assert(getReturnDisposition() == ReturnAtPlus0);

    if (callerAcceptsOptimizedReturn(__builtin_return_address(0))) {
        if (disposition) setReturnDisposition(disposition);
        return true;
    }

    return false;
}

static ALWAYS_INLINE ReturnDisposition 
acceptOptimizedReturn()
{
    ReturnDisposition disposition = getReturnDisposition();
    setReturnDisposition(ReturnAtPlus0);  // reset to the unoptimized state
    return disposition;
}

TLS 全称为 Thread Local Storage(线程本地存储),是每个线程专有的键值存储,需要调用方与被调用方必须都是ARC的情况下(即全ARC环境下)

在某个线程上的函数调用栈上相邻两个函数对 TLS 进行了存取,这中间肯定不会有别的程序『插手』。
所以 getReturnDisposition() 和 setReturnDisposition() 的实现比较简单,不需要判断考虑是针对哪个对象的 Disposition 进行存取,因为当前线程上下文中只处理唯一的对象,保证不会乱掉。 

static ALWAYS_INLINE void 
setReturnDisposition(ReturnDisposition disposition)
{
    tls_set_direct(RETURN_DISPOSITION_KEY, (void*)(uintptr_t)disposition);
}

callerAcceptsOptimizedReturn(__builtin_return_address(0))函数在不同架构的 CPU 上实现也是不一样的。
主要作用:

1、__builtin_return_address(0)获取当前函数返回地址。
2、callerAcceptsOptimizedReturn()方法判断调用方是否紧接着调用了 objc_retainAutoreleasedReturnValue或者 objc_unsafeClaimAutoreleasedReturnValue
如果是就直接当前对象地址,而不执行retain与autorelease操作.

OC--Autorelease_第2张图片
TLS优化标记

总结:

MRC下:对象需要经历方法内部new->内部autorelease->外部retain->外部release这样四步流程
ARC下:对象需要经历方法内部new->外部release两步,省了中间两步“autorelease->retain-”
(TLS优化其实与OC内存管理“谁生产谁销毁谁持有谁释放”的黄金法则有所违背)

ARC 会视情况在调用方法时可能会添加 retain ,在方法内部返回时可能会添加 autorelease ,经过优化后很可能会抵消。
OC--Autorelease_第3张图片
autorelease 进行的优化
1、持有、无引用
- (void)test {
    [BBObject new];
}

编译器编译后的伪代码

- (void)test {
    objc_release([BBObject new]) ;
}
2、持有、局部变量引用

__strong

- (void)test {
    __strong BBObject * obj = [BBObject new];
}

编译器编译后的伪代码

- (void)test {
    id temp = [BBObject new];
    objc_storeStrong(&tmp,nil);//相当于tmp指向对象执行release
}

__weak、__unsafe_unretained

    // 这种写法xcode提示警告
    __weak BBObject * obj = [BBObject new]; 
    __unsafe_unretained BBObject * obj = [BBObject new];
3、持有、外部变量引用
- (void)test {
    self.obj = [BBObject new];
}

编译器编译后的伪代码

- (void)test{
    id temp = [BBObject new];
    [self setObj:temp];//setter方法执行objc_storeStrong
    objc_release(temp);
}
- (void)setObj:(id aObj) {
    objc_storeStrong(&_obj, aObj);
}
4、不持有、无引用
- (void)test {
    [BBObject createObj];
}

编译器编译后的伪代码

+ (instancetype) createObj {
    id tmp = [self new];
    return objc_autoreleaseReturnValue(tmp); // 系统可能会调用[tmp autorelease] 
}
- (void)test { 
    objc_unsafeClaimAutoreleasedReturnValue([BBObject createObj]); 
}
5、不持有、局部变量引用

- (void)test {
    BBObject * obj1 = [BBObject createObj];
}

编译器编译后的伪代码

+ (instancetype) createObj {
    id tmp = [self new];
    return objc_autoreleaseReturnValue(tmp); // 系统可能会调用[tmp autorelease] 
}
- (void)test {
    id obj1 = objc_retainAutoreleasedReturnValue([BBObject createObj]);  
    objc_storeStrong(& obj1,nil); 
}

发现obj1指向的对象不会加入autoreleasepool

6、不持有、外部变量引用
+ (instancetype) createObj {
    id tmp = [self new];
    return objc_autoreleaseReturnValue(tmp); // 系统可能会调用[tmp autorelease] 
}
- (void)test {
    self.obj = [BBObject createObj];
}

编译后的伪代码

- (void)test {
    id tmp = _objc_retainAutoreleasedReturnValue([Foo createFoo]); 
    [self setObj:temp]; // setter方法执行objc_storeStrong
    objc_release(temp);
}

查看autoreleasepool中的对象方法:
1、extern void _objc_autoreleasePoolPrint(void); //extern这个方法,需要查看的地方使用_objc_autoreleasePoolPrint();

2、需要查看的地方打断点,然后po _objc_autoreleasePoolPrint()


OC--Autorelease_第4张图片
po _objc_autoreleasePoolPrint

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