学习autorelease

关于@ autoreleasepool{}

在main方法中有一个@autoreleasepool{}

int main(int argc, char * argv[]) {
    NSString * appDelegateClassName;
    @autoreleasepool {
        // Setup code that might create autoreleased objects goes here.
        appDelegateClassName = NSStringFromClass([AppDelegate class]);
    }
    return UIApplicationMain(argc, argv, nil, appDelegateClassName);
}

@autoreleasePool{} 的底层是一个__AtAutoreleasepool结构体，这个结构体在初始化时调用objc_autoreleasePoolPush(), 析构方法时调用objc_autoreleasePoolPop()方法。

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

Autoreleasepool原理

void *objc_autoreleasePoolPush(void) {
    return AutoreleasePoolPage::push();
}

void objc_autoreleasePoolPop(void *ctxt) {
    AutoreleasePoolPage::pop(ctxt);
}

由以上代码可看出，调用push和pop方法其实调用的是AutoreleasePoolPage的push和pop方法

AutoreleasePoolPage

AutoreleasePoolPage的数据结构如下：

class AutoreleasePoolPage {
    magic_t const magic;
    id *next;
    pthread_t const thread;
    AutoreleasePoolPage * const parent;
    AutoreleasePoolPage *child;
    uint32_t const depth;
    uint32_t hiwat;
};

• magic 判断autoreleasePoolPage的完整性，获取当前page时用
• next 指向下一个对象
• thread 当前page所在的线程
• parent/child 双向链表的指针

自动释放池中AutoreleasePoolPage是用双向链表连接起来的，parent/child 是构造双向链表的指针
AutoreleasePoolPage的栈结构如图：

objc-autorelease-page-in-memory (1).png

栈中包含begin()/end()方法，获取存取对象的开始、结束地址。
next指向的是下一个对象
栈顶有一个POOL_SENTINEL哨兵对象，值为nil

#define POOL_SENTINEL nil

Push()

void *objc_autoreleasePoolPush(void) {
    return AutoreleasePoolPage::push();
}

AutoreleasePoolPage内的push方法

static inline void *push() {
   return autoreleaseFast(POOL_SENTINEL);
}

主要调用的方法是autoreleaseFast

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);
   }
}

hotPage()指的是当前pape，由代码所示：

• 如果page不满时，直接在page中添加对象；
• 如果page满了，会调用autoreleaseFullPage方法，遍历双向链表，找到一个未满的page，设置为hotpage，然后在page中添加对象。
• 如果page不存在，调用autoreleaseNoPage方法，新建一个AutoreleasePoolPage对象，设置为hot Page，然后在栈顶添加哨兵对象。

add方法，其实就是压栈操作

id *add(id obj) {
    id *ret = next;
    *next = obj;
    next++;
    return ret;
}

Pop()

void objc_autoreleasePoolPop(void *ctxt) {
    AutoreleasePoolPage::pop(ctxt);
}

这个方法一般传参是哨兵对象，但是不传哨兵对象也可以。

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();
        }
    }
}

• 先调用pageForPointer方法查找当前page，pageForPointer是将指针与页面大小（4096）取模，得到当前指针的偏移量
• releaseUntil方法，release对象
• 调用child的kill方法删除当前页和子页

autorelease()

inline id objc_object::rootAutorelease() {
   if (isTaggedPointer()) return (id)this;
   if (prepareOptimizedReturn(ReturnAtPlus1)) return (id)this;

   return rootAutorelease2();
}

__attribute__((noinline,used)) id objc_object::rootAutorelease2() {
   return AutoreleasePoolPage::autorelease((id)this);
}

static inline id autorelease(id obj) {
  id *dest __unused = autoreleaseFast(obj);
  return obj;
}

autorelease方法其实调用的autoreleaseFast 方法，添加对象

Autorelease对象什么时候释放？

runloop中每次迭代会自动加入自动释放池的push和pop，所以Autorelease对象是在runloop迭代结束后释放的。

runloop和autoreleasepool的关系

App启动后，苹果在主线程RunLoop里注册了两个Observe，其回调都是_wrapRunLoopWithAutoReleasePoolHandler()。
第一个Observer监听的时间是Entry（即将进入Loop）,其回调内会调用_objc_autoreleasePoolPush()创建自动释放池。优先级最高，保证创建释放池发生在其他所有回调之前。
第二个Observer监听了两个事件：BeforeWaiting(准备进入休眠)调用_objc_autoreleasePoolPop()和_objc_autoreleasePoolPush()释放旧池并创建新池；Exit(即将退出Loop)是调用_objc_autoreleasePoolPop()来释放自动释放池。优先级最低，保证其释放池发生在其他所有回到之后。
主线程执行的代码，通常是写在诸如事件回调、Timer回调内的。这些回调被RunLoop创建好的AutoreleasePool环绕着，所以不会出现内存泄漏，开发者也不必显示创建Pool。

参考链接：
自动释放池的前世今生
黑幕背后的autorelease