十一、ARC下的retain和release

ARC下，我们虽然不能再显式调用retain和release了(这些工作编译器自动优化了)，但弄懂引用计数对于内存管理仍然非常有用。

一、retainCount

我们首先来看下retainCount的实现，retainCount用于返回对象的引用计数。

inline uintptr_t objc_object::rootRetainCount(){
  sidetable_lock();
  isa_t bits = LoadExclusive(&isa.bits);
  if(bits.nonpointer){
    uintptr_t rc = 1 + bits.extra_rc;
    if(bits.has_sidetable_rc){
      rc += sidetable_getExtraRC_nolock();
      sidetable_unlock();
      return rc;
    }
  }

  sidetable_unlock();
  return sidetable_retainCount();
}

这里我们只讨论nonpointer成立的情况下，因为在64位机器下，绝大部分的对象都是nonpointer。从函数中可以看出，引用计数rc = 1 + bits.extra_rc + sidetable_getExtraRC_nolock()，由以下3个部分组成：

1. 1为对象创建之后的固定值。
2. bits.extra_rc为存储在结构体中的引用计数值。
3. sidetable_getExtraRC_nolock为存储在sideTable中的引用计数值。

接下来我们通过retain来分析下为什么需要三个地方来存储一个值。

二、retain

首先来看下retain函数的调用栈：

-[NSObject retain]
   -rootRetain();
    -rootRetain(false, false);

再看rootRetain的简化后的实现逻辑:

#define RC_ONCE (1UL << 56)
#define RC_HALF(1UL << 7)
id objc_object::rootRetain(bool tryRetain, bool handleOverflow){
  isa_t newisa = LoadExclusive(&isa.bits);
  newisa.bits = addc(newisa.bits, RC_ONE, 0, &carry);
  if(!carry){
    return id(this);
  }

  newisa.extra_rc= RC_HALF;
  sidetable_addExtraRC_nolock(RC_HALF);
  return id(this);
}

在NSObject与isa中，我们介绍过bits.extra_rc只有8位，能存储的位数有限(1<<7 - 1)。

1. 首先通过addc对isa.extra_rc进行+1操作，如果溢出的话carry不为0，如果不溢出的话rootRetain就完成了。
2. 溢出之后，对isa.extra_rc赋值RC_HALF，即能存储最大值的一半，另外一半则通过sidetable_addExtraRC_nolock来存储。
   sidetable_addExtraRC_nolock的实现逻辑：

bool objc_object::sidetable_addExtraRC_nolock(size_t delta_rc){
  SideTable& table = SideTables()[this);
  oldRefcnt = &table.refcnts[this];
  size_t  newRefcnt = addc(oldRefcnt, delta_rc, 0, &carry);
  return true;
}

sidetable_addExtraRC_nolock通过SideTables来存储extra_rc存储不下的引用计数。

三、release

release的调用栈：

-[NSObject release]
  -rootRelease()
    -rootRelease(true, false);

rootRelease的实现：

bool objc_object:rootRelease(bool perfromDealloc, bool handleUnderflow){
  isa_t newisa = LoadExclusive(&isa.bits);
  newisa.t = subc(newisa.bits, RC_ONE, 0, &carry);
  if(!carry){
    return false;
  }

  size_t borrowed = sidetable_subExtraRC_nolock(RC_HALF);
  if(borrowed){
    newisa.extra_rc = borrowed - 1;
    return false;
  }

  newisa.deallocating = true;
  if(peformDealloc){
    ((void(*)(objc_object *, SEL))objc_msgSend(this, SEL_dealloc);
  }
  return true;
}

1. 首先用addc对extra_rc进行-1操作，如果不溢出则直接返回。
2. 如果步骤1溢出了，则通过sidetable_subExtraRC_nolock借RC_HALF对应的引用计数值，如果不为0，则对extra_rc = borrowed - 1赋值。
3. 如果步骤2中borrowed为0，则引用计数为0，标记为deallocating = true，并同时调用SEL_dealloc方法。

小结：

1. ARC下retain和release中方法无法显式调用，编译器已经自动帮我们优化好了。
2. 引用计数存在三个地方，固定的1、isa.extra_rc和sideTable中。sideTable用以赋值extra_rc溢出时的引用计数值。