Autorelease Pool学习笔记

参考

自动释放池的前世今生 ---- 深入解析 Autoreleasepool

你真的懂iOS的autorelease吗?

@autoreleasepool-内存的分配与释放

Autorelease Pool是什么

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

新建一个工程，总会见到这样的几行代码，这行代码将所有的事件、消息全部交给了UIApplication来处理。

同时也说明，整个iOS应用，是包含在一个自动释放池block中的。

编译的时候，这段代码会被转换成

{
    __AtAutoreleasePool __autoreleasepool;
}

其中，出现的结构体__AtAutoreleasePool为

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

这表明，我们的main函数实际执行了

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

结论 @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，然后要根据上述两个方法来分析自动释放池的实现。

Autorelease Pool的主要结构

每一个autorelease pool都是由一系列的AutoreleasePoolPage组成

class AutoreleasePoolPage {
    magic_t const magic;                //完整性检验
    id *next;
    pthread_t const thread;             //保存当前的进程
    AutoreleasePoolPage * const parent; //双线链表使用 指向父节点
    AutoreleasePoolPage *child;         //双向链表使用 指向子结点
    uint32_t const depth;
    uint32_t hiwat;
};

可见，自动释放池的AutoreleasePoolPage是以双向链表的结构连接起来的

而在自动释放池的内存中，AutoreleasePoolPage被以栈结构存储起来，如下图

AutoreleasePoolPage在内存中的结构

更多详细实现，请移步自动释放池的前世今生 ---- 深入解析 Autoreleasepool

MRC与ARC时代的Autorelease

MRC（Mannul Reference Counting）和ARC(Automatic Reference Counting)，分别对应着手动引用计数和自动引用计数。

对！是计数，不是“ GC、垃圾回收 ”什么的，就是说，在Objective-C的开发中，ARC不代表像Java那样有GC做垃圾回收，所以本质上还是要“手动”管理内存的。也就是说，我们在ARC环境下写的代码，不用自己手动插入“ retain、release这些消息 ”，ARC会在编译时为我们在合适的位置插入，释放不必要的内存。

而 @autoreleasepool 就跟对象的release密切相关。

在MRC时代，如果我们想先retain一个对象，但是并不知道在什么时候可以release它，我们可以像下面这么做：

NSAutoreleasePool *pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init];
NSString* str = [[[NSString alloc] initWithString:@"tutuge"] autorelease];
//use str...
[pool release];
//str is released

就是说，我们可以在创建对象的时候给对象发送“ autorelease”消息，然后当 NSAutoreleasePool结束的时候，“标记过”autorelease的对象都会被“ release”掉，也就是会被释放掉。

但是在ARC时代，我们不用手动发送autorelease消息，ARC会自动帮我们加。而这个时候，@autoreleasepool做的事情，跟 NSAutoreleasePool就一模一样了。

Autorelease对象的释放时机

实践内容可以参考你真的懂iOS的autorelease吗?

在上面引用的文章中，笔者用__weak id指针指向一个autorelease对象，在不增加引用的情况下观察autorelease对象的释放情况。

首先在viewDidLoad方法中初始化一个Array对象
分别尝试在viewWillAppear和viewDidAppeare方法中观测Array的值

发现，在viewWillAppear方法中，对象未被释放，而到了viewDidAppear中就被释放了，发现Array对象并非超出作用域就马上被释放。得出结论，autorelease并不是根据对象的作用域来决定释放时机。

实际上，autorelease释放对象的依据是Runloop，简单说，runloop就是iOS中的消息循环机制，当一个runloop结束时系统才会一次性清理掉被autorelease处理过的对象，其实本质上说是在本次runloop迭代结束时清理掉被本次迭代期间被放到autorelease pool中的对象的。至于何时runloop结束并没有固定的duration。

扩展

既然由runloop来决定对象释放时机而不是作用域，那么，在一个{}内使用循环大量创建对象就有可能带来内存上的问题，大量对象会被创建而没有及时释放，这时候就需要靠我们人工的干预autorelease的释放了。

上文有提到autorelease pool，一旦一个对象被autorelease，则该对象会被放到iOS的一个池：autorelease pool，其实这个pool本质上是一个stack，扔到pool中的对象等价于入栈。我们把需要及时释放掉的代码块放入我们生成的autorelease pool中，结束后清空这个自定义的pool，主动地让pool清空掉，从而达到及时释放内存的目的。以上述图片处理的例子为例，优化如下：

for (int i = 0; i <= 1000; i ++) {
    //创建一个自动释放池
    NSAutoreleasePool *pool = [NSAutoreleasePool new];//也可以使用@autoreleasePool{domeSomething}的方式
    NSString *filePath = [[NSBundle mainBundle] pathForResource:@"test" ofType:@"PNG"];
    UIImage *image = [[UIImage alloc] initWithContentsOfFile:filePath];
    UIImage *image2 = [image imageByScalingAndCroppingForSize:CGSizeMake(480, 320)];
    [image release];
    //将自动释放池内存释放，它会同时释放掉上面代码中产生的临时变量image2
    [pool drain];
}

这样，每次循环结束时，可以及时的释放临时对象的内存，其中，对自动释放池的操作可以用上文提到的方法来替代。

@autoreleasePool{
    //domeSomeThing;
}

什么时候用@autoreleasepool

根据 Apple的文档，使用场景如下：

写基于命令行的的程序时，就是没有UI框架，如AppKit等Cocoa框架时。
写循环，循环里面包含了大量临时创建的对象。（本文的例子）
创建了新的线程。（非Cocoa程序创建线程时才需要）
长时间在后台运行的任务。

什么对象会加入Autoreleasepool中

使用alloc、new、copy、mutableCopy的方法进行初始化时，由系统管理对象，在适当的位置release。
使用array会自动将返回值的对象注册到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，在没有显示指定时会被注册到Autoleasepool中。