由于markdown会把两个__ 之间的内容当成粗体，所以下文 __ autoreleasing等词语会在 __ 后面加空格
@autoreleasepool本质是一个C++结构体:
struct AtAutoreleasePool {
AtAutoreleasePool() {atautoreleasepoolobj = objc_autoreleasePoolPush();}
~__AtAutoreleasePool() {objc_autoreleasePoolPop(atautoreleasepoolobj);}
void * atautoreleasepoolobj;
};
@autoreleasepool的具体实现:
编译器会把
@autoreleasepool{
}
转换成：
void *atautoreleasepoolobj = objc_autoreleasePoolPush();
__AtAutoreleasePool实例被创建的时候,把创建的对象插入数组,同时兼顾着AutoreleasePoolPage的管理,详情查看https://draveness.me/autoreleasepool - objc_autoreleasePoolPush 方法
{}中的代码
缓存池中创建的对象,编译器不会在对象所在作用域结束的时候插入release消息发送,而是把release留到__AtAutoreleasePool释放时,实现autorelease
objc_autoreleasePoolPop(atautoreleasepoolobj);
__AtAutoreleasePool实例销毁的时候,循环弹出对象调用objc_autorelease把对象release,理论上来说,传入其他对象到objc_autoreleasePoolPop可行的,释放池会释放到传入的对象位置然后结束
autoreleasepool
autoreleasepool的本质是一个队列，由AutoreleasePoolPage组成的双向链表,AutoreleasePoolPage内部又是一个类似于数组的结构
AutoreleasePoolPage
AutoreleasePoolPage是用C++实现的类,每次被创建都会占据4096字节内存（也就是虚拟内存一页的大小）,除了存放下面的成员(放在内存低位),其余空间都用来存放@autoreleasepool中添加的对象,一般在私有成员后会再紧跟着存放一个POOL_SENTINEL(详情看下面)作为AutoreleasePoolPage的begin()
成员:
pthread_t const thread;
//当前指向的线程
id *next;
//指向当前对象栈的栈顶,如果在pool中对对象发送autorelease,就会插入到对象栈顶部(当前next指向的位置),如果next指向了对象栈的end,那么就会创建新AutoreleasePoolPage
AutoreleasePoolPage * const parent;
AutoreleasePoolPage *child;
//双向链表结构
magic_t const magic;
//用于对当前 AutoreleasePoolPage 完整性的校验
uint32_t const depth;
uint32_t hiwat;
所以objc_autoreleasePoolPush和objc_autoreleasePoolPop只是简单包装AutoreleasePoolPage的操作而已
objc_autoreleasePoolPush会往最后的page中插入一个POOL_SENTINEL对象(哨兵对象,等价于nil)并返回其地址指针(也就是上面的atautoreleasepoolobj,下面简称sentine)
objc_autoreleasePoolPop会从最后一个page的next开始,不停发送release直到遇到第一个sentine为止,之所以说是第一个,是因为存在嵌套的autoreleasepool就会存在多个sentine,所以每一层autoreleasepool结束就只会释放最后一个sentine后面的对象
ARC下runtime对autoreleasepool的优化:
对返回值的优化:
假设现在有:
- (instancetype)createSark {
return [self new];
}
// caller
Sark *sark = [Sark createSark];
按照autoreleasepool的设计思想(谁创建谁释放的原则),返回值需要是一个autorelease对象才能配合调用方(需要retain)正确管理内存,这个思路下上面的代码会被改写成类似于:
- (instancetype)createSark {
id tmp = [self new];//这里不会用objc_retainAutoreleasedReturnValue获取
return objc_autoreleaseReturnValue(tmp); // 代替我们调用autorelease
}
// caller
id tmp = objc_retainAutoreleasedReturnValue([Sark createSark]) // 代替我们调用retain
Sark *sark = tmp;
objc_storeStrong(&sark, nil); // 相当于代替我们调用了release
但为了减少autoreleasepool的开销,系统会稍微取巧地利用TLS进行优化:
在调用objc_autoreleaseReturnValue方法时，runtime检测到函数栈中存在objc_retainAutoreleasedReturnValue,就会将返回值object储存在TLS中，然后直接返回这个object（不调用autorelease）；同时，在外部接收这个返回值的objc_retainAutoreleasedReturnValue里，发现TLS中正好存了这个对象，就直接获取这个object（不调用retain）。
于是乎，调用方和被调方利用TLS做中转，免去了对返回值的内存管理操作(少了一次autoreleasepool存放,也就少了一次autoreleasepool的retain,返回的地方少了一次release)
这个优化跟C++的右值引用有点类似
与objc_retainAutoreleasedReturnValue相对的是objc_retain函数 , 因为使用了TLS做中转 , 所以objc_retainAutoreleasedReturnValue不需要注册到autoreleasepool中而返回对象，也能够正确地获取对象
ARC中基本上所有创建变量的行为都会使用TLS优化(不管是变量是__strong还是__weak都会),当然也有特例:
- 当遇到alloc/new/copy/mutableCopy前缀的类方法时,编译器是不会使用TLS优化的,因为以这些开头的方法遵循内存管理的原则的【自己持有自己生成的对象】原则,所以编译器会为了坚持内存管理原则,不会扩大它们的作用域,该release就会release,所以创建变量的地方也不会通过objc_retainAutoreleasedReturnValue获取
测试下来,通过[[Class alloc]init]创建的对象也不会进行TLS优化
alloc等类方法没有优化的结果是:一般情况下变量在出了作用域就会被回收
- 当返回值本身有调用autorelease方法时,不会使用return objc_autoreleaseReturnValue(tmp);
比如返回[NSArray new]时会调用objc_autoreleaseReturnValue,而返回[NSArray array]时会,因为+array内部返回前会调用autorelease方法,已经放到了autoreleasepool就不需要TLS优化了
但如果创建一个变量(默认是__ strong id)缓存,用autorelease的对象赋值给这个变量,然后返回这个变量,还是会使用objc_autoreleaseReturnValue返回的(因为__strong id抵消掉了autorelease带来的优化),如:
+ (id)Object{
return [NSMutableArray array];
等价于:
id obj = [[[NSMutableArray alloc]init]autorelease];
return obj;
}
+ (id)Object{
id obj = [NSMutableArray array];
return obj;
等价于:
id obj = [[NSMutableArray alloc]init];
objc_retainAutoreleasedReturnValue(obj);
objc_retain(obj);
objc_storeStrong(&obj，nil);//这里相当于执行release，和前面的objc_retain方法相消,所以这两行会被优化掉
return objc_autoreleaseReturnValue(obj);
上面优化后等价于:
id obj = [[NSMutableArray alloc]init];
return objc_autoreleaseReturnValue(obj);
}
内存管理原则,
任何内存行为都至少会遵循其中一种：
自己生成的对象，自己所持有。
非自己生成的对象，自己也能持有。
不需要自己持有的对象是释放。
非自己持有的对象无法释放
而上面的+createSark,并不遵循上面的原则所以会用TLS优化
而类似于id obj = [[testObj create] getObj];的写法,实际上会调用两次objc_retainAutoreleasedReturnValue
如果不创建obj,即只调用[[testObj create] getObj];则只有调用一次
涉及到ARC和MRC混编
系统会再通过__builtin_return_address这个内建函数判断是否有调用过objc_autoreleaseReturnValue,如果有就是ARC,通过上面的TLS判断需不需要retain,如果没有就是MRC,直接retain一次
char *__builtin_return_address(int level)//传入的level从0开始代表本函数,1代表调用的函数,以此类推
判断是否有用TLS优化的办法:
创建对象后通过_objc_rootRetainCount(obj)函数查看对象的计数器,一般来说如果为2则代表是TLS优化,如果为1则为alloc等方法创建的没有使用TLS
关于__autoreleasing
__ autoreleasing 和 __ strong和 __ weak和__ unsafe_unretained是相互对立的
__ autoreleasing是用在ARC下代替autorelease方法,本质是:
__attribute__((objc_ownership(autoreleasing)))
当使用__autoreleasing修饰变量时,编译器会在变量赋值后进行
objc_autorelease(obj);
把这个变量加到autoreleasepool,把变量的释放时机强制设定到autoreleasepool结束(即autoreleasepool持有了该变量),防止编译器优化直接把对象返回而且没做release处理(因为编译器优化,拿到这个变量也不会进行retain,所以就少了一次retain,autoreleasepool会帮忙retain一次)
也就是说,当遇到编译器进行TLS优化时,如果想要避免变量出了当前作用域就被销毁的话,前缀一个 __autoreleasing ,把释放时机改到缓存池结束,就不会崩了
__ autoreleasing的另一个作用时修饰指针的指针,比如最常见的:
NSError **error其实是NSError * __autoreleasing *error:
-(void)performOperationWithError:(NSError *__autoreleasing *)error;
而平常写
NSError *error = nil;
BOOL result = [self performOperationWithError:&error];
编译器会改写成:
NSError *error = nil;
NSError __autoreleasing *tmp = error;
BOOL result = [obj performOperationWithError:&tmp];
error = tmp;
所以error指针本身在这时候也会变化
之所以传入指针的指针需要__ autoreleasing只是为了遵循内存管理原则而已,写成:
-(void)performOperationWithError:(NSError * __ strong *)error;
也是可以正常运行的,但为了遵循内存管理原则还是老老实实写上__ autoreleasing把指针吧
测试下来,改成__strong后,即使把error作为返回值也不会崩,作用域结束后error也能被正常释放
通过汇编查看也只是对*error赋值是使用_objc_release而不是_objc_autorelease和传入&error通过上面的方式改写而已,只能猜测是为了内存占用才使用__autoreleasing把,毕竟传入指针的指针这种行为除了传入一个NSError之外,更多的是用在循环遍历的时候,比如NSArray的enumerateObjectsUsingBlock方法,系统会为block加上@autoreleasepool,降低循环的内存使用
ps:
NSError *error = nil;
NSError **pError = &error;
会报错,因为error是__ stong的,而 pError是 __ autoreleasing,需要手动指明两个变量为同一个类型才不会报错