1._objc_init
源码分析
首先,我们直接取objc
源码中找_objc_init
的源码,如下:
void _objc_init(void)
{
static bool initialized = false;
if (initialized) return;
initialized = true;
// fixme defer initialization until an objc-using image is found?
//读取影响运行时的环境变量,如果需要,还可以打开环境变量帮助 export OBJC_HELP = 1
environ_init();
// 关于线程 key 的绑定,例如线程数据的析构函数
tls_init();
// 运行C++静态构造函数,在dyld调用我们的静态析构函数之前,libc会调用_objc_init(),因此我们必须自己做
static_init();
// runtime运行时环境初始化,里面主要是unattachedCategories、allocatedClasses -- 分类初始化
runtime_init();
// 初始化libobjc的异常处理系统
exception_init();
// 缓存条件初始化
cache_init();
// 启动回调机制,通常这不会做什么,因为所有的初始化都是惰性的,但是对于某些进程,我们会迫不及待地加载trampolines dylib
_imp_implementationWithBlock_init();
/*
_dyld_objc_notify_register -- dyld 注册的地方
- 仅供objc运行时使用
- 注册处理程序,以便在映射、取消映射 和初始化objc镜像文件时使用,dyld将使用包含objc_image_info的镜像文件数组,回调 mapped 函数
map_images: dyld将image镜像文件加载进内存时,会触发该函数
load_images:dyld初始化image会触发该函数
unmap_image:dyld将image移除时会触发该函数
*/
_dyld_objc_notify_register(&map_images, load_images, unmap_image);
#if __OBJC2__
didCallDyldNotifyRegister = true;
#endif
}
1.1 environ_init
:环境变量初始化
environ_init
方法的源码如下,其中的关键代码是 for
循环:
void environ_init(void)
{
//...省略部分逻辑
if (PrintHelp || PrintOptions) {
//...省略部分逻辑
for (size_t i = 0; i < sizeof(Settings)/sizeof(Settings[0]); i++) {
const option_t *opt = &Settings[i];
if (PrintHelp) _objc_inform("%s: %s", opt->env, opt->help);
if (PrintOptions && *opt->var) _objc_inform("%s is set", opt->env);
}
}
}
有以下两种方式可以打印所有的环境变量:
-for
循环之前的判断条件去掉
- 通过
export OBJC_HELP = 1
,打印环境变量
这些环境变量,均可以通过target -- Edit Scheme -- Run --Arguments -- Environment Variables
配置,其中常用的环境变量主要有以下几个:
DYLD_PRINT_STATISTICS
:设置DYLD_PRINT_STATISTICS
为YES
,控制台就会打印App 的加载时长
,包括整体加载时长和动态库加载时长,即main
函数之前的启动时间(查看pre-main
耗时),可以通过设置了解其耗时部分,并对其进行启动优化。OBJC_DISABLE_NONPOINTER_ISA
:杜绝生成相应的nonpointer isa
(nonpointer isa
指针地址末尾为 1),生成的都是普通的 isaOBJC_PRINT_LOAD_METHODS
:打印Class
及Category
的+(void)load
方法的调用信息
-NSDoubleLocalizedStrings
:项目做国际化本地化(Localized)
的时候是一个挺耗时的工作,想要检测国际化翻译好的语言文字UI会变成什么样子,可以指定这个启动项。可以设置 NSDoubleLocalizedStrings
为YES
。
-NSShowNonLocalizedStrings
:在完成国际化的时候,偶尔会有一些字符串没有做本地化,这时就可以设置NSShowNonLocalizedStrings
为YES
,所有没有被本地化的字符串全都会变成大写。
1.1.1 环境变量 - OBJC_DISABLE_NONPOINTER_ISA
以OBJC_DISABLE_NONPOINTER_ISA
为例,将其设置为YES
,如下所示:
-
未设置
OBJC_DISABLE_NONPOINTER_ISA
之前,isa
地址的二进制打印,末尾为 1:
-
设置
OBJC_DISABLE_NONPOINTER_ISA
环境变量之后,末尾变成了 0:
所以OBJC_DISABLE_NONPOINTER_ISA
可以控制isa优化
开关,从而优化整个内存结构。
1.1.2 环境变量 - OBJC_PRINT_LOAD_METHODS
- 配置环境变量
OBJC_PRINT_LOAD_METHODS
,设置为YES
- 在
LGPerson
类中重写+load
函数,运行之后,打印如下:
所以,OBJC_PRINT_LOAD_METHODS
可以监控所有的+load
方法,从而处理启动优化。
1.2tls_init
: 线程 key 的绑定
主要是本地线程池的初始化以及析构,源码如下:
void tls_init(void)
{
#if SUPPORT_DIRECT_THREAD_KEYS//本地线程池,用来进行处理
pthread_key_init_np(TLS_DIRECT_KEY, &_objc_pthread_destroyspecific);//初始init
#else
_objc_pthread_key = tls_create(&_objc_pthread_destroyspecific);//析构
#endif
}
1.3 static_init
:运行系统级别的C++
静态构造函数
主要是运行系统级别的C++
静态构造函数,在dyld
调用我们的静态构造函数之前,libc
调用_objc_init
方法,即系统级别的C++
构造函数先于自定义的C++
构造函数运行:
static void static_init()
{
size_t count;
auto inits = getLibobjcInitializers(&_mh_dylib_header, &count);
for (size_t i = 0; i < count; i++) {
inits[i]();
}
}
1.4runtime_init
:运行时环境初始化
这个主要是运行时的初始化,主要分为两部分:分类初始化、类的表初始化
void runtime_init(void)
{
objc::unattachedCategories.init(32);
objc::allocatedClasses.init(); //初始化 -- 开辟的类的表
}
1.5exception_init
:初始化libobjc
的异常处理系统
主要是初始化libobjc
的异常处理系统,注册异常处理的回调,从而监控异常的处理,源码如下:
void exception_init(void)
{
old_terminate = std::set_terminate(&_objc_terminate);
}
- 当有
crash
发生时,会来到_objc_terminate
方法,走到uncaught_handler
扔出异常
/***********************************************************************
* _objc_terminate
* Custom std::terminate handler.
*
* The uncaught exception callback is implemented as a std::terminate handler.
* 1. Check if there's an active exception
* 2. If so, check if it's an Objective-C exception
* 3. If so, call our registered callback with the object.
* 4. Finally, call the previous terminate handler.
**********************************************************************/
static void (*old_terminate)(void) = nil;
static void _objc_terminate(void)
{
if (PrintExceptions) {
_objc_inform("EXCEPTIONS: terminating");
}
if (! __cxa_current_exception_type()) {
// No current exception.
(*old_terminate)();
}
else {
// There is a current exception. Check if it's an objc exception.
@try {
__cxa_rethrow();
} @catch (id e) {
// It's an objc object. Call Foundation's handler, if any.
(*uncaught_handler)((id)e);//扔出异常
(*old_terminate)();
} @catch (...) {
// It's not an objc object. Continue to C++ terminate.
(*old_terminate)();
}
}
}
- 搜索
uncaught_handler
,在app
层会传入一个函数用于处理异常,以便于调用函数,然后回到原有的app
层中,如下所示,其中fn
为传入的函数,即uncaught_handler
等于fn
:
objc_uncaught_exception_handler
objc_setUncaughtExceptionHandler(objc_uncaught_exception_handler fn)
{
// fn为设置的异常句柄 传入的函数,为外界给的
objc_uncaught_exception_handler result = uncaught_handler;
uncaught_handler = fn; //赋值
return result;
}
crash分类
crash 的主要原因是收到了未处理的信号,主要来源于三个地方:
- kernel 内核
- 其他进程
- App 本身
所以相对应的,crash
也分为了3
种:
-
Mach 异常
:是指最底层的内核级异常。用户态的开发者可以直接通过Mach API
设置thread,task,host
的异常端口,来捕获Mach
异常 -
Unix 信号
:又称BSD 信号
,如果开发者没有捕获Mach 异常
,则会被host
层的方法ux_exception()
将异常转换为对应的UNIX信号
,并通过方法threadsignal()
将信号投递到出错线程。可以通过方法signal(x, SignalHandler)
来捕获single
。 -
NSException 应用级异常
:它是未被捕获的Objective-C
异常,导致程序向自身发送了SIGABRT
信号而崩溃,对于未捕获的Objective-C
异常,是可以通过try catch
来捕获的,或者通过NSSetUncaughtExceptionHandler()
机制来捕获。
针对应用级异常,可以通过注册异常捕获的函数,即NSSetUncaughtExceptionHandler
机制,实现线程保活,收集上传日志。
应用级crash
拦截
所以在开发中,会针对crash
进行拦截处理,即 app
代码中给一个异常句柄NSSetUncaughtExceptionHandler
,传入一个函数给系统,当异常发生后,调用函数(函数中可以线程保活,收集并上传崩溃日志),然后回到原有的 app
层中,其本质就是一个回调函数,如下图:
上述方式只适合收集应用级异常,我们要做的就是用自定义的函数替代该ExceptionHandler
即可。
1.6cache_init
:缓存初始化
主要是缓存初始化,源码如下:
void cache_init()
{
#if HAVE_TASK_RESTARTABLE_RANGES
mach_msg_type_number_t count = 0;
kern_return_t kr;
while (objc_restartableRanges[count].location) {
count++;
}
//为当前任务注册一组可重新启动的缓存
kr = task_restartable_ranges_register(mach_task_self(),
objc_restartableRanges, count);
if (kr == KERN_SUCCESS) return;
_objc_fatal("task_restartable_ranges_register failed (result 0x%x: %s)",
kr, mach_error_string(kr));
#endif // HAVE_TASK_RESTARTABLE_RANGES
}
1.7_imp_implementationWithBlock_init
: 启动回调机制
该方法主要是启动回调机制,通常这不会做什么,因为所有的初始化都是惰性的,但是对于某些进程,我们会迫不及待地加载libobjc-trampolines.dylib
,其源码如下:
void
_imp_implementationWithBlock_init(void)
{
#if TARGET_OS_OSX
// Eagerly load libobjc-trampolines.dylib in certain processes. Some
// programs (most notably QtWebEngineProcess used by older versions of
// embedded Chromium) enable a highly restrictive sandbox profile which
// blocks access to that dylib. If anything calls
// imp_implementationWithBlock (as AppKit has started doing) then we'll
// crash trying to load it. Loading it here sets it up before the sandbox
// profile is enabled and blocks it.
// 在某些进程中渴望加载libobjc-trampolines.dylib。一些程序(最著名的是嵌入式Chromium的较早版本使用的QtWebEngineProcess)启用了严格限制的沙箱配置文件,从而阻止了对该dylib的访问。如果有任何调用imp_implementationWithBlock的操作(如AppKit开始执行的操作),那么我们将在尝试加载它时崩溃。将其加载到此处可在启用沙箱配置文件之前对其进行设置并阻止它。
// This fixes EA Origin (rdar://problem/50813789)
// and Steam (rdar://problem/55286131)
if (__progname &&
(strcmp(__progname, "QtWebEngineProcess") == 0 ||
strcmp(__progname, "Steam Helper") == 0)) {
Trampolines.Initialize();
}
#endif
}
1.8_dyld_objc_notify_register
: dyld
注册
这个方法的源码实现在dyld
源码中,下面是_dyld_objc_notify_register
这个方法的声明:
//
// Note: only for use by objc runtime
// Register handlers to be called when objc images are mapped, unmapped, and initialized.
// Dyld will call back the "mapped" function with an array of images that contain an objc-image-info section.
// Those images that are dylibs will have the ref-counts automatically bumped, so objc will no longer need to
// call dlopen() on them to keep them from being unloaded. During the call to _dyld_objc_notify_register(),
// dyld will call the "mapped" function with already loaded objc images. During any later dlopen() call,
// dyld will also call the "mapped" function. Dyld will call the "init" function when dyld would be called
// initializers in that image. This is when objc calls any +load methods in that image.
//
void _dyld_objc_notify_register(_dyld_objc_notify_mapped mapped,
_dyld_objc_notify_init init,
_dyld_objc_notify_unmapped unmapped);
从注释中可以看出:
- 仅供
objc
运行时使用 - 注册处理程序,以便于在镜像映射、取消镜像映射和初始化
objc
时调用 -
dyld
将会通过一个包含objc-image-info
的镜像文件的数组回调mapped
函数
方法中的三个参数分别表示的含义如下:
-
map_images
:
dyld
将image
(镜像文件)加载进内存时,会触发该函数 -
load_image
:
dyld初始化 image 会触发该函数
-upmap_image
:
dyld
将image
移除时,会触发该函数
2. dyld
和objc
的关联
其方法的源码实现和调用如下,即dyld
和Objc
的关联可以通过源码提现:
===> libobjc源码中--调用
_dyld_objc_notify_register(&map_images, load_images, unmap_image);
===> dyld源码--具体实现
void _dyld_objc_notify_register(_dyld_objc_notify_mapped mapped,
_dyld_objc_notify_init init,
_dyld_objc_notify_unmapped unmapped)
{
dyld::registerObjCNotifiers(mapped, init, unmapped);
}
从上可以得出:
-
mapped
等价于map_images
-init
等价于load_images
-
unmapped
等价于unmap_image
在之前 dyld
加载流程中,我们知道了load_images
是在 notifySingle
方法中,通过 sNotifyObjCInit
调用的,如下所示:
然后通过查找sNotifyObjCInit
,最终找到了 _dyld_objc_notify_register - > registerObjCNotifiers
,在该方法中将_dyld_objc_notify_register
传入的参数赋值给了 3 个回调函数:
所以有下面等价关系:
sNotifyObjCMapped == mapped == map_images
sNotifyObjCInit == init == load_images
-
sNotifyObjCUnmapped == unmapped == unmap_image
关于load_images
的调用时机已经在 dyld
加载过程中讲过了,下面以map_images
为例,看看其调用时机
-
dyld
中全局搜索sNotifyObjcMapped :registerObjCNotifiers -- notifyBatchPartial -- sNotifyObjCMapped
-
全局搜索
notifyBatchPartial
,在registerObjCNotifiers
方法中调用
所以有以下结论:map_images
是先于load_images
调用,即先map_images
,再load_images
。
3. 总结
结合 dyld
加载流程,dyld
与 Objc
的关联如下图所示:
4. 环境变量汇总
环境变量名 | 说明 |
---|---|
OBJC_PRINT_OPTIONS | 输出OBJC已设置的选项 |
OBJC_PRINT_IMAGES | 输出已load的image信息 |
OBJC_PRINT_LOAD_METHODS | 打印 Class 及 Category 的 + (void)load 方法的调用信息 |
OBJC_PRINT_INITIALIZE_METHODS | 打印 Class 的 + (void)initialize 的调用信息 |
OBJC_PRINT_RESOLVED_METHODS | 打印通过 +resolveClassMethod: 或 +resolveInstanceMethod: 生成的类方法 |
OBJC_PRINT_CLASS_SETUP | 打印 Class 及 Category 的设置过程 |
OBJC_PRINT_PROTOCOL_SETUP | 打印 Protocol 的设置过程 |
OBJC_PRINT_IVAR_SETUP | 打印 Ivar 的设置过程 |
OBJC_PRINT_VTABLE_SETUP | 打印 vtable 的设置过程 |
OBJC_PRINT_VTABLE_IMAGES | 打印 vtable 被覆盖的方法 |
OBJC_PRINT_CACHE_SETUP | 打印方法缓存的设置过程 |
OBJC_PRINT_FUTURE_CLASSES | 打印从 CFType 无缝转换到 NSObject 将要使用的类(如 CFArrayRef 到 NSArray * ) |
OBJC_PRINT_GC | 打印一些垃圾回收操作 |
OBJC_PRINT_PREOPTIMIZATION | 打印 dyld 共享缓存优化前的问候语 |
OBJC_PRINT_CXX_CTORS | 打印类实例中的 C++ 对象的构造与析构调用 |
OBJC_PRINT_EXCEPTIONS | 打印异常处理 |
OBJC_PRINT_EXCEPTION_THROW | 打印所有异常抛出时的 Backtrace |
OBJC_PRINT_ALT_HANDLERS | 打印 alt 操作异常处理 |
OBJC_PRINT_REPLACED_METHODS | 打印被 Category 替换的方法 |
OBJC_PRINT_DEPRECATION_WARNINGS | 打印所有过时的方法调用 |
OBJC_PRINT_POOL_HIGHWATER | 打印 autoreleasepool 高水位警告 |
OBJC_PRINT_CUSTOM_RR | 打印含有未优化的自定义 retain/release 方法的类 |
OBJC_PRINT_CUSTOM_AWZ | 打印含有未优化的自定义 allocWithZone 方法的类 |
OBJC_PRINT_RAW_ISA | 打印需要访问原始 isa 指针的类 |
OBJC_DEBUG_UNLOAD | 卸载有不良行为的 Bundle 时打印警告 |
OBJC_DEBUG_FRAGILE_SUPERCLASSES | 当子类可能被对父类的修改破坏时打印警告 |
OBJC_DEBUG_FINALIZERS | 警告实现了 -dealloc 却没有实现 -finalize 的类 |
OBJC_DEBUG_NIL_SYNC | 警告 @synchronized(nil) 调用,这种情况不会加锁 |
OBJC_DEBUG_NONFRAGILE_IVARS | 打印突发地重新布置 non-fragile ivars 的行为 |
OBJC_DEBUG_ALT_HANDLERS | 记录更多的 alt 操作错误信息 |
OBJC_DEBUG_MISSING_POOLS | 警告没有 pool 的情况下使用 autorelease,可能内存泄漏 |
OBJC_DEBUG_DUPLICATE_CLASSES | 当出现类重名时停机 |
OBJC_USE_INTERNAL_ZONE | 在一个专用的 malloc 区分配运行时数据 |
OBJC_DISABLE_GC | 强行关闭自动垃圾回收,即使可执行文件需要垃圾回收 |
OBJC_DISABLE_VTABLES | 关闭 vtable 分发 |
OBJC_DISABLE_PREOPTIMIZATION | 关闭 dyld 共享缓存优化前的问候语 |
OBJC_DISABLE_TAGGED_POINTERS | 关闭 NSNumber 等的 tagged pointer 优化 |
OBJC_DISABLE_NONPOINTER_ISA | 关闭 non-pointer isa 字段的访问 |