iOS 自动释放池ARC与MRC

自动释放池是oc提供的一种自动回收的机制，具有延迟释放的特性，即当我们创建了一个对象，并把他加入到了自动释放池中时，他不会立即被释放，会等到一次runloop结束或者作用域超出{}或者超出[pool release]之后再被释放

自动释放池的创建与销毁时机

MRC

1： 通过手动创建的方式来创建自动释放池，这种方式创建的自动释放池需要手动调用release（引用计数环境下，调用release和drain的效果相同，但是在CG下，drain会触发GC,release不会），方法如下：

    NSAutoreleasePool *pool = [[ NSAutoreleasePool alloc]init ];//创建一个自动释放池
    Person *person = [[Person alloc]init];
    //调autorelease方法将对象加入到自动释放池
    //注意使用该方法，对象不会自己加入到自动释放池，需要人为调用autorelease方法加入
    [person autorelease];
    //,手动释放自动释放池执行完这行代码是，自动释放池会对加入他中的对象做一次release操作
    [pool release];

自动释放池销毁时机：[pool release]代码执行完后

.

2： 通过@autoreleasepool来创建

1: 对象的创建在自动释放池里面

 @autoreleasepool {
        //在这个{}之内的变量默认被添加到自动释放池
         Person *p = [[Person alloc] init];
      }//除了这个括号，p被释放

2: 如果一个变量在自动释放池之外创建，如下，需要通过__autoreleasing该修饰符将其加入到自动释放池。

 @autoreleasepool {

}
Person *   __autoreleasing p = [
[Person alloc]init];
 self.person = p;

系统就是通过@autoreleasepool {}这种方式来为我们创建自动释放池的，一个线程对应一个runloop，系统会为每一个runloop隐式的创建一个自动释放池，所有的autoreleasePool构成一个栈式结构，在每个runloop结束时，当前栈顶的autoreleasePool会被销毁，而且会对其中的每一个对象做一次release（严格来说，是你对这个对象做了几次autorelease就会做几次release，不一定是一次)，特别指出，使用容器的block版本的枚举器的时候，系统会自动添加一个autoreleasePool
[array enumerateObjectsUsingBlock:^(id obj, NSUInteger idx, BOOL *stop) {
// 这里被一个局部@autoreleasepool包围着
}];

ARC

ARC下除了NSAutoreleasePool不可用以外，其他的同MRC

自动释放池的原理

在了解自动释放池的原理之前，我们先来看一下以下几个概念

• AutoreleasePoolPage：每一个自动释放池没有单独的结构，每一个autorealeasePool对象都是由若干个autoreleasePoolPage通过双向链表连接而成，类的定义如下

  class AutoreleasePoolPage 
  {
      magic_t const magic;
      id *next;//指向栈顶最新被添加进来的autorelease对象的下一个位置
      pthread_t const thread;//指向当前线程
      AutoreleasePoolPage * const parent;
      AutoreleasePoolPage *child;
      uint32_t const depth;
      uint32_t 
    }
  

  • autoreleasePool是按照线程一一对应的，
  • autoreleasePoolPage会开辟4096字节空间，除了上面的实例变量所占的空间，剩余的空间全部用来存储autorelease对象的地址
  • id *next:指向栈顶最新被添加进来的autorelease对象的下一个位置
  • 一个autoreleasePoolPage空间被占满时，会创建一个新的autoreleasePoolPage对象，后来的对象添加在在新
    autoreleasePoolPage中

• 哨兵对象：本质是一个值为nil的对象，由被定义在* NSAutoreleasePool类中的_token指针来保存。

• hotPage:最新创建的AutoreleasePoolPage.

系统通过一个栈来管理所有的自动释放池，每当创建了一个新的自动释放池，系统就会把它压入栈顶，并且传入一个哨兵对象,将哨兵对象插入hotPage，这里分三种情况

• 若hotPage未满，则直接插入哨兵对象，
• 要是满了，新建一个NSAutoreleasePoolPage，并将其作为hotPage，然后将哨兵对象插入
• 如果没有NSAutoreleasePoolPage,则新建一个NSAutoreleasePoolPage，并将其作为hotPage，插入哨兵对象，注意。这里的hotPage是没有父节点的。

每当有一个自动释放池要被释放的时候，哨兵对象就会作为参数被传入，找到该哨兵对象所在的位置后，将所有晚于哨兵对象的autorelease弹出，并对他们做一次release，然后将next指针一到合适的位置。

自动释放池的应用场景

• MRC：
  

• 对象作为函数返回值
  当一个对象要作为函数返回值的时候，因为要遵循谁申请谁释放的思想，所以应该在返回之前释放，但要是返回之前释放了，就会造成野指针错误，但是要是不释放，那么就违背了谁申请谁释放的原则，所以就可以使用autorelease延迟释放的特性，将其在返回之前做一次autorelease，加入到自动释放池中，保证可以被返回，一次runloop之>>后系统会帮我们释放他
• 临时生成大量对象,一定要将自动释放池放在for循环里面，要释放在外面，就会因为大量对象得不到及时释放，而造成内存紧张，最后程序意外退出

for (int i = 0; i<10000; i++) {
        @autoreleasepool {
            UIImageView *imegeV = [[UIImageView alloc]init];
            imegeV.image = [UIImage imageNamed:@"efef"];
            [self.view addSubview:imegeV];
        }
    }

嵌套的autoreleasepool

@autoreleasepool {//p1被放在该自动释放池里面
        Person *p1 = [[Person alloc]init];
        @autoreleasepool {//p2被放在该自动释放池里面
            Person *p2 = [[Person alloc]init];
        }
    }

以上说明autorelease对象被添加进离他最近的自动释放池，多层的pool会有多个哨兵对象。

ARC下autorelease的优化

ARC下，runtime提供了一套对autorelease返回值的优化策略TLS(线程局部存储),就是为每个线程单独分配一块栈控件。以key-value的形式对数据进行存储（ARC对autorelease对象的优化标记）。

1:先看优化中涉及到的几个函数

• __builtin_return_address(int level)

  是一个内建函数，作用是返回函数的地址，参数是层级，如果是0，则表示是当前函数体返回地址；如果是1：则表示调用这个函数的外层函数。当我们知道了一个函数体的返回地址的时候，就可以根据反汇编，利用某些固定的偏移量，被调方可以定位到主调放在返回值后>面的汇编指令，来确定该条函数指令调用完成后下一个调用的函数

• objc_autoreleaseReturnValue

  通过__builtin_return_address（int level）检测外部是不是ARC环境，可以替代autorelease，是的话直接返回object，不是的话调用objc_autorelease()将对象注册到自动释放池里面，最后通过objc_retain来获取对象。

• objc_retainAutoreleasedReturnValue
  通过以上代码可以看出，
  

  与objc_autoreleaseReturnValue配合使用，如果在执行完objc_autoreleaseReturnValue（）这个函数的下一个调用函数是objc_retainAutoreleasedReturnValue，那么就走最优化（在TLS中查询关于这个对象，如果有，直接返回对象，不再对对象做retain）。

2:过程

新建Person类 Person.h

#import 

@interface Person : NSObject
+(instancetype)createPerson;

@end

Person.m

#import "Person.h"

@implementation Person

+(instancetype)createPerson{
    return [self new];
}

@end

ViewController.m

#import "ViewController.h"
#import "Person.h"
@interface ViewController ()
@end

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
   [self testPerson];
}

- (void)TestPerson {
    self.person = [Person createPerson];
}

简化后对应的汇编:

+ (instancetype)createPerson {
    id tmp = [self new];  
    return objc_autoreleaseReturnValue(tmp); 
} 
- (void)testFoo {
    id tmp = _objc_retainAutoreleasedReturnValue([Person createPerson]); 

}

• 在调用objc_autoreleaseReturnValue的时候，会先通过__builtin_return_address这个内建函数return address，然后根据这个地址判断主调方在调用完objc_autoreleaseReturnValue这个函数以后是否紧接着调用了objc_retainAutoreleasedReturnValue函数，如果是，那么objc_autoreleaseReturnValue()就不将返回的对象注册到自动释放池里面（不做autorelease），runtime会将这个返回值存储在TLS中，做一个优化标记，然后直接返回这个对象给函数的调用方，在外部接收这个返回值的objc_retainAutoreleasedReturnValue（）会先在TLS中查询有没有这个对象，如果有，那么就直接返回这个对象（不调用retain），所以通过objc_autoreleaseReturnValue和objc_retainAutoreleasedReturnValue的相互配合，利用TSL做一个中转，在ARC下省去了autorelease和retain的步骤，在一定程度上达到了最优化.

参考博客

黑幕背后的Autorelease
内存管理