2020-03-19【内存管理】

内存管理

• 内存布局
• 内存管理方案
• 数据结构
• ARC & MRC
• 引用计数
• 弱引用
• 自动释放池
• 循环引用

1.内存布局

• 内核区
• stack栈（向下增长）：方法调用
• heap堆（向上增长）：通过alloc等分配的对象
• bss： 未初始化的全局变量、静态变量等。
• data：已初始化的全局变量等
• text：程序代码

2.内存管理方案

• TaggedPointer（NSNumber等小对象）
• NONPOINTER_ISA(64位架构)
• 散列表
  • 一个复杂的数据结构，其中包含了弱引用表+引用计数表

2.1 NONPOINTER_ISA

arm64架构

• 0：indexed标志位
  • 为0代表当前指针是一个纯isa指针，里面内容直接代表了当前对象的类对象的地址
  • 为1代表：除了当前对象的类对象的地址，还有一些内存管理数据（非指针isa）
• 1：has_assoc当前对象是否有关联对象 0 没有 1有
• 2：has_cxx_dtor 当前对象是否使用了c++相关代码
• 3~35（33位）：shiftcls 当前对象的类对象的内存地址
• 36~41（6位）：magic
• 42：weakly_referenced 当前对象是否有弱引用指针
• 43：deallocating 当前对象是否正在进行dealloc
• 44：has_sidetable_rc 当前对象是否在散列表里（当前isa指针，所存储的引用计数达到上限）
• 45~63：extra_rc 额外引用计数的存储

2.2 散列表方式

SideTables()结构，哈希表

• 对应多个SideTable
• SideTable 包含
  • spinlock_t 自旋锁
  • RefcountMap 引用计数表
  • weak_table_t 弱引用表

2.3 分离锁

• 为啥用多个SideTable？ 为了效率
• 分离锁：可以并发执行引用计数改变，但是同一个表只能按顺序

2.4 怎样实现管束分流

SideTables本质是一张Hash表

3. 数据结构

• spinlock_t 自旋锁
• RefcountMap 引用计数表
• weak_table_t 弱引用表

3.1 Spinlock_t 自旋锁

"忙等"锁
适用于轻量访问

3.2 RefcountMap 引用计数表

hash表实现， 插入、获取 通过同一个函数

size_t
0：weakly_referenced 是否弱引用
1：deallocating 是否正在dealloc
2~63：RC

3.2 weak_table_t 引用计数表

key --Hash函数--> Value(weak_entry_t)

4 MRC & ARC

4.1 MRC 手动引用计数

• alloc
• retain
• release
• retainCount
• autorelease
• dealloc（MRC要写super，ARC不写）

4.2 ARC 自动引用计数

• ARC是LLVM和Runtime协作的结果
• ARC禁止调用4.1中的标红函数
• ARC中新增weak、strong

5 引用计数管理

实现原理分析

• alloc
• retain
• release
• retainCount
• dealloc

5.1 alloc

c函数calloc，此时并没有设置引用计数为1,但是为啥获取的retainCount是1要看retainCount的实现

5.2 retain

// 找到对应的引用计数表 hash查找
SideTable& table = SideTables()[this];
// 获取当前引用计数  hash查找
size_t& refcountStroage = table.refcnts[this];
// 自增
refcountStroage += SIDE_TABLE_RC_ONE;

5.3release 实现

// 找到对应的引用计数表 hash查找
SideTable& table = SideTables()[this];
// 获取当前引用计数  hash查找
RefcountMap::iterator it = table.refcnts.find(this);
// 自减
it->second -= SIDE_TABLE_RC_ONE;

5.4retainCount 实现

// 找到对应的引用计数表 hash查找
SideTable& table = SideTables()[this];
size_t refcnt_result = 1;
// 获取当前引用计数  hash查找
RefcountMap::iterator it = table.refcnts.find(this);
// 1+引用计数右便宜然后
refcnt_result += it->second >> SIDE_TABLE_RC_SHIFT;

5.5 dealloc 实现

st=>start: 开始
e=>end: 结束
op=>operation: _objc_rootDealloc()
op0=>operation: rootDealloc()
cond=>condition: 是否可以释放？
op1=>operation: c函数free()
op2=>operation: object_dispose()
st->op->op0->cond
cond(yes)->op1->e
cond(no)->op2->e

是否释放的5个判断条件

• nonpointer_isa
• weakly_referenced
• has_assoc
• has_cxx_dtor
• has_sidetable_rc