不管你是新手還是老鳥，工作中肯定逃不開autoreleasepool這個(gè)天使，因?yàn)樗龑?shí)在是一門藝術(shù)，為我們現(xiàn)在的編碼省去了很大一部分工作，這里要感謝蘋果爸爸對(duì)我們這些蘋果開發(fā)者的貼心照料。廢話不多說? @autoreleasepool到底是什么？

@autoreleasepool{}

我們?cè)诿钚兄惺褂胏lang-rewrite-objc main.m讓編譯器重新改寫這個(gè)文件：

extern?"C"?__declspec(dllimport)?void?*?objc_autoreleasePoolPush(void);? extern?"C"?__declspec(dllimport)?void?objc_autoreleasePoolPop(void?*); struct?__AtAutoreleasePool?{? ? ? ? __AtAutoreleasePool()?{atautoreleasepoolobj?=?objc_autoreleasePoolPush();}? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ~__AtAutoreleasePool()?{objc_autoreleasePoolPop(atautoreleasepoolobj); }? void?*?atautoreleasepoolobj;? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?};? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?/*?@autoreleasepool?*/? {?__AtAutoreleasePool?__autoreleasepool;}

看到了吧，不得不說，蘋果對(duì) @autoreleasepool {} 的實(shí)現(xiàn)真的是非常巧妙，真正可以稱得上是代碼的藝術(shù)。蘋果通過聲明一個(gè) __AtAutoreleasePool 類型的局部變量 __autoreleasepool 來實(shí)現(xiàn) @autoreleasepool {} 。

當(dāng)聲明 __autoreleasepool 變量時(shí)，構(gòu)造函數(shù) __AtAutoreleasePool() 被調(diào)用，即執(zhí)行 atautoreleasepoolobj = objc_autoreleasePoolPush(); ；

當(dāng)出了當(dāng)前作用域時(shí)，析構(gòu)函數(shù) ~__AtAutoreleasePool() 被調(diào)用，即執(zhí)行 objc_autoreleasePoolPop(atautoreleasepoolobj); 。

也就是說 @autoreleasepool {} 的實(shí)現(xiàn)代碼可以進(jìn)一步簡(jiǎn)化如下：

/*?@autoreleasepool?*/? ? ? ? ? ? ? ? {????void?*atautoreleasepoolobj?=?objc_autoreleasePoolPush();????//?用戶代碼，所有接收到?autorelease?消息的對(duì)象會(huì)被添加到這個(gè)?autoreleasepool?中? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?objc_autoreleasePoolPop(atautoreleasepoolobj);? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?}

那么關(guān)鍵點(diǎn)來了objc_autoreleasePoolPush()和objc_autoreleasePoolPop()這兩個(gè)函數(shù)就是最主要的接下來我們進(jìn)一步分析：?

首先還是要先提一下objc4，不知道大家有沒有親自編譯過runtime源碼，建議沒有了解過的童鞋到蘋果開源的代碼庫找一下與你的mac系統(tǒng)相應(yīng)的objc4源代碼自己編譯研究一下，從中你會(huì)學(xué)到很多，下面我總結(jié)了幾點(diǎn)：

1.NSObject到底是什么。

2.類和對(duì)象是怎樣構(gòu)造出來的。

3.category到底什個(gè)什么鬼，是何時(shí)被創(chuàng)建的，以及為什么category不能添加屬性卻可以添加方法和protocol。

4.autoreleasepool是如何構(gòu)造如何工作的。

5.+（void）load方法是如何被調(diào)用的。

總而言之只要你肯踏下心來去細(xì)細(xì)研讀，我敢保證你一定會(huì)茅塞頓開，對(duì)objct-c有一個(gè)重新的認(rèn)識(shí)。

扯得有點(diǎn)遠(yuǎn)，回過頭來，我們繼續(xù)學(xué)習(xí)autorelease

這時(shí)候我們?cè)賮砜碅utoreleasePoolPage的定義（也是出自于NSObject.mm）

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：用來校驗(yàn) AutoreleasePoolPage 的結(jié)構(gòu)是否完整；next：指向棧頂，也就是最新入棧的autorelease對(duì)象的下一個(gè)位置；thread：指向當(dāng)前線程；

parent：指向父節(jié)點(diǎn)

child：指向子節(jié)點(diǎn)

depth：表示鏈表的深度，也就是鏈表節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)

hiwat：表示high water mark（最高水位標(biāo)記）每一個(gè)自動(dòng)釋放池都是由一系列的AutoreleasePoolPage組成的，并且每一個(gè)AutoreleasePoolPage的大小都是4096字節(jié)（16 進(jìn)制 0x1000）

void * objc_autoreleasePoolPush(void) { ?

? ? ? ? ? return AutoreleasePoolPage::push();

}

void objc_autoreleasePoolPop(void *ctxt) { ?

? ? ? ?AutoreleasePoolPage::pop(ctxt);

}

這是NSObject.mm中的兩個(gè)函數(shù)，另外需要說明一下runtime源碼大部分都是C++和C語言混編的，如果研讀的話，建議先了解一下C++的基本語法。

我們繼續(xù)跟進(jìn)

static inline void *push()? ? ? { ? ? ? ? id *dest; ? ? ? ?

? ? ? ? if (DebugPoolAllocation) { ? ? ? ? ? ? // Each autorelease pool starts on a new pool page.? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? dest = autoreleaseNewPage(POOL_BOUNDARY); ? ? ?

? ? ? ? } else { ? ? ?

? ? ? ? ? ? ? ?dest = autoreleaseFast(POOL_BOUNDARY); ? ? ?

? ? ? ?} ? ? ?

? ? ? ?assert(dest == EMPTY_POOL_PLACEHOLDER || *dest == POOL_BOUNDARY); ? ? ?

? ? ? ?return dest; ?

? }

我們先看else中的autoreleaseFast()函數(shù)，我們繼續(xù)在源碼中尋找

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); ? ? ?

? ? } ? ?

}

到了這里，你可能想要知道POOL_BOUNDARY到底是什么，還有它為什么在棧中。

首先回答第一個(gè)問題：POOL_BOUNDARY只是nil的別名。

#define POOL_BOUNDARY nil? //分界對(duì)象 (以前叫POOL_SENTINEL（哨兵對(duì)象）總之是一樣的作用)

在每個(gè)自動(dòng)釋放池初始化調(diào)用objc_autoreleasePoolPush的時(shí)候，都會(huì)把一個(gè)POOL_BOUNDARY?push 到自動(dòng)釋放池的棧頂，并且返回這個(gè)POOL_BOUNDARY邊界對(duì)象。

int main(int argc, const char * argv[]) {

? ? ?{ void * atautoreleasepoolobj = objc_autoreleasePoolPush(); // do whatever you want? ? ? ? ? ? ?objc_autoreleasePoolPop(atautoreleasepoolobj);

? ? }

? ? return 0;

}

上面的atautoreleasepoolobj就是一個(gè)POOL_BOUNDARY。

而當(dāng)方法objc_autoreleasePoolPop調(diào)用時(shí)，就會(huì)向自動(dòng)釋放池中的對(duì)象發(fā)送release消息，直到第一個(gè)POOL_BOUNDARY：（以下的圖中POOL_SENTINEL均為POOL_BOUNDARY為了省事直接粘的圖，大家不要學(xué)我??）

autoreleaseFast 函數(shù)在執(zhí)行一個(gè)具體的插入操作時(shí)，分別對(duì)三種情況進(jìn)行了不同的處理：

上述方法分三種情況選擇不同的代碼執(zhí)行：

1.有hotPage并且當(dāng)前page不滿，調(diào)用page->add(obj)方法將對(duì)象添加至AutoreleasePoolPage的棧中

2.有hotPage并且當(dāng)前page已滿，調(diào)用autoreleaseFullPage初始化一個(gè)新的頁，調(diào)用page->add(obj)方法將對(duì)象添加至AutoreleasePoolPage的棧中

3.無hotPage，調(diào)用autoreleaseNoPage創(chuàng)建一個(gè)hotPage，調(diào)用page->add(obj)方法將對(duì)象添加至AutoreleasePoolPage的棧中，最后的都會(huì)調(diào)用page->add(obj)將對(duì)象添加到自動(dòng)釋放池中。

hotPage可以理解為當(dāng)前正在使用的AutoreleasePoolPage。

每調(diào)用一次 push 操作就會(huì)創(chuàng)建一個(gè)新的 autoreleasepool ，即往 AutoreleasePoolPage 中插入一個(gè) POOL_BOUNDARY ，并且返回插入的 POOL_BOUNDARY 的內(nèi)存地址。

page->add 添加對(duì)象

id *add(id obj)將對(duì)象添加到自動(dòng)釋放池頁中：

id*add(id obj){

? ? ?id*ret=next;*next=obj;next++;

? ? ?returnret;

}

筆者對(duì)這個(gè)方法進(jìn)行了處理，更方便理解。

這個(gè)方法其實(shí)就是一個(gè)壓棧的操作，將對(duì)象加入AutoreleasePoolPage然后移動(dòng)棧頂?shù)闹羔槨?/p>

autoreleaseFullPage（當(dāng)前 hotPage 已滿）

autoreleaseFullPage會(huì)在當(dāng)前的hotPage已滿的時(shí)候調(diào)用：

staticid*autoreleaseFullPage(id obj,AutoreleasePoolPage*page){

do{

? ? ?if(page->child)page=page->child;

? ? ?else page=newAutoreleasePoolPage(page);

?}while(page->full());

?setHotPage(page);

returnpage->add(obj);

}

它會(huì)從傳入的page開始遍歷整個(gè)雙向鏈表，直到：

查找到一個(gè)未滿的AutoreleasePoolPage

使用構(gòu)造器傳入parent創(chuàng)建一個(gè)新的AutoreleasePoolPage

在查找到一個(gè)可以使用的AutoreleasePoolPage之后，會(huì)將該頁面標(biāo)記成hotPage，然后調(diào)動(dòng)上面分析過的page->add方法添加對(duì)象。

autoreleaseNoPage（沒有 hotPage)

如果當(dāng)前內(nèi)存中不存在hotPage，就會(huì)調(diào)用autoreleaseNoPage方法初始化一個(gè)AutoreleasePoolPage：

staticid*autoreleaseNoPage(id obj){

? ? ? AutoreleasePoolPage*page=newAutoreleasePoolPage(nil);

? ? ?setHotPage(page);

? ? ?if(obj!=POOL_BOUNDARY){

? ? ?page->add(POOL_BOUNDARY);}

? ? ?returnpage->add(obj);

}

既然當(dāng)前內(nèi)存中不存在AutoreleasePoolPage，就要從頭開始構(gòu)建這個(gè)自動(dòng)釋放池的雙向鏈表，也就是說，新的AutoreleasePoolPage是沒有parent指針的。

初始化之后，將當(dāng)前頁標(biāo)記為hotPage，然后會(huì)先向這個(gè)page中添加一個(gè)POOL_BOUNDARY對(duì)象，來確保在pop調(diào)用的時(shí)候，不會(huì)出現(xiàn)異常。

最后，將obj添加到自動(dòng)釋放池中。

objc_autoreleasePoolPop 方法

同樣，回顧一下上面提到的objc_autoreleasePoolPop方法：

void objc_autoreleasePoolPop(void*ctxt){

? ? ? ?AutoreleasePoolPage::pop(ctxt);

}

看起來傳入任何一個(gè)指針都是可以的，但是在整個(gè)工程并沒有發(fā)現(xiàn)傳入其他對(duì)象的例子。不過在這個(gè)方法中傳入其它的指針也是可行的，會(huì)將自動(dòng)釋放池釋放到相應(yīng)的位置。

我們一般都會(huì)在這個(gè)方法中傳入一個(gè)邊界對(duì)象POOL_BOUNDARY，如下圖一樣釋放對(duì)象：

對(duì) objc_autoreleasePoolPop 行為的測(cè)試

在繼續(xù)分析這個(gè)方法之前做一個(gè)小測(cè)試，在objc_autoreleasePoolPop傳入非邊界對(duì)象，測(cè)試一下這個(gè)方法的行為。

下面是main.m文件中的源代碼：

int main(intargc,constchar*argv[]){

? ? ? @autoreleasepool{

? ? ? ? ? ? ? NSString*s=@"Draveness";

? ? ? ? ? ? ? [s stringByAppendingString:@"-Suffix"];

}

? ? ? ?return0;

}

在代碼的這一行打一個(gè)斷點(diǎn)，因?yàn)檫@里會(huì)調(diào)用autorelease方法，將字符串加入自動(dòng)釋放池：

當(dāng)代碼運(yùn)行到這里時(shí)，通過 lldb 打印出當(dāng)前hotPage中的棧內(nèi)容：

通過static方法獲取當(dāng)前hotPage

打印AutoreleasePoolPage中的內(nèi)容

打印當(dāng)前next指針指向的內(nèi)容，以及之前的內(nèi)容，-2時(shí)已經(jīng)到了begin()位置

使用print()和printAll()打印自動(dòng)釋放池中內(nèi)容

然后將字符串@"Draveness-Suffix"的指針傳入pop方法，測(cè)試pop方法能否傳入非邊界對(duì)象的參數(shù)。

再次打印當(dāng)前AutoreleasePoolPage的內(nèi)容時(shí)，字符串已經(jīng)不存在了，這說明向pop方法傳入非哨兵參數(shù)是可行的，只是我們一般不會(huì)傳入非哨兵對(duì)象。

讓我們重新回到對(duì)objc_autoreleasePoolPop方法的分析，也就是AutoreleasePoolPage::pop方法的調(diào)用：

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();

? ? ? ? ? ?}

? ? }

}

在這個(gè)方法中刪除了大量無關(guān)的代碼，以及對(duì)格式進(jìn)行了調(diào)整。

該靜態(tài)方法總共做了三件事情：

使用pageForPointer獲取當(dāng)前token所在的AutoreleasePoolPage

調(diào)用releaseUntil方法釋放棧中的對(duì)象，直到stop

調(diào)用child的kill方法

我到現(xiàn)在也不是很清楚為什么要根據(jù)當(dāng)前頁的不同狀態(tài)kill掉不同child的頁面。

if(page->lessThanHalfFull()){

? ? ? page->child->kill();

}else if(page->child->child){

? ? ? page->child->child->kill();

}

pageForPointer 獲取 AutoreleasePoolPage

pageForPointer方法主要是通過內(nèi)存地址的操作，獲取當(dāng)前指針?biāo)陧摰氖椎刂罚?/p>

static AutoreleasePoolPage*pageForPointer(constvoid*p){

? ? ? ? return pageForPointer((uintptr_t)p);

}

static AutoreleasePoolPage*pageForPointer(uintptr_t p){

? ? ? AutoreleasePoolPage*result;

? ? ? uintptr_t offset=p%SIZE;

? ? ? assert(offset>=sizeof(AutoreleasePoolPage));

? ? ? result=(AutoreleasePoolPage*)(p-offset);

? ? ? result->fastcheck();

? ? ? return result;

}

將指針與頁面的大小，也就是 4096 取模，得到當(dāng)前指針的偏移量，因?yàn)樗械腁utoreleasePoolPage在內(nèi)存中都是對(duì)齊的：

p = 0x100816048

p % SIZE = 0x48

result = 0x100816000

而最后調(diào)用的方法fastCheck()用來檢查當(dāng)前的result是不是一個(gè)AutoreleasePoolPage。

通過檢查magic_t結(jié)構(gòu)體中的某個(gè)成員是否為0xA1A1A1A1。

releaseUntil 釋放對(duì)象

releaseUntil方法的實(shí)現(xiàn)如下：

void releaseUntil(id*stop){

? ? ? ?while(this->next!=stop){

? ? ? ? ? ? ? AutoreleasePoolPage*page=hotPage();

? ? ? ? ? ? ? while(page->empty()){page=page->parent;

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? setHotPage(page);

? ? ? ? ? ? ? } page->unprotect();

? ? ? ? ? ? ?id obj=*--page->next;

? ? ? ? ? ? ?memset((void*)page->next,SCRIBBLE,sizeof(*page->next));

? ? ? ? ? ? ?page->protect();

? ? ? ? ? ? ?if(obj!=POOL_SENTINEL){objc_release(obj);

? ? ? ? ? ? ?}

? ? ? }

? ? ? setHotPage(this);

}

它的實(shí)現(xiàn)還是很容易的，用一個(gè)while循環(huán)持續(xù)釋放AutoreleasePoolPage中的內(nèi)容，直到next指向了stop。

使用memset將內(nèi)存的內(nèi)容設(shè)置成SCRIBBLE，然后使用objc_release釋放對(duì)象。

kill() 方法

到這里，沒有分析的方法就只剩下kill了，而它會(huì)將當(dāng)前頁面以及子頁面全部刪除：

void kill(){

? ? ? ?AutoreleasePoolPage*page=this;

? ? ? ?while(page->child)page=page->child;

? ? ? ?AutoreleasePoolPage*deathptr;

? ? ? do{

? ? ? ? ? ? ?deathptr=page;page=page->parent;

? ? ? ? ? ? ?if(page){

? ? ? ? ? ? ?page->unprotect();

? ? ? ? ? ? ?page->child=nil;

? ? ? ? ? ? ?page->protect();

? ? ? ? ? ? ?}

? ? ? ? ? ? ?delete deathptr;

? ? ? }while(deathptr!=this);

}

雙向鏈表

自動(dòng)釋放池中的AutoreleasePoolPage是以雙向鏈表的形式連接起來的：

parent和child就是用來構(gòu)造雙向鏈表的指針。

自動(dòng)釋放池中的棧

如果我們的一個(gè)AutoreleasePoolPage被初始化在內(nèi)存的0x100816000~ 0x100817000中，它在內(nèi)存中的結(jié)構(gòu)如下：

其中有 56 bit 用于存儲(chǔ)AutoreleasePoolPage的成員變量，剩下的0x100816038~ 0x100817000都是用來存儲(chǔ)加入到自動(dòng)釋放池中的對(duì)象。

begin()和end()這兩個(gè)類的實(shí)例方法幫助我們快速獲取0x100816038~ 0x100817000這一范圍的邊界地址。

next指向了下一個(gè)為空的內(nèi)存地址，如果next指向的地址加入一個(gè)object，它就會(huì)如下圖所示移動(dòng)到下一個(gè)為空的內(nèi)存地址中：

關(guān)于hiwat和depth在文章中并不會(huì)進(jìn)行介紹，因?yàn)樗鼈儾⒉挥绊懻麄€(gè)自動(dòng)釋放池的實(shí)現(xiàn)，也不在關(guān)鍵方法的調(diào)用棧中。

autorelease

在ARC中這是我們最常見的，但是它和autoreleasepool又有什么關(guān)系呢？下面我們先看一下MRC下autorelease的調(diào)用棧如下所示：（注意粗體字的方法調(diào)用）

- [NSObject autorelease]

└── id objc_object::rootAutorelease() └── id objc_object::rootAutorelease2()

└── static id AutoreleasePoolPage::autorelease(id obj)

└── static id AutoreleasePoolPage::autoreleaseFast(id obj)

├── id *add(id obj)

├── static id *autoreleaseFullPage(id obj, AutoreleasePoolPage *page)

│ ├── AutoreleasePoolPage(AutoreleasePoolPage *newParent)

│ └── id *add(id obj)

└── static id *autoreleaseNoPage(id obj

├── AutoreleasePoolPage(AutoreleasePoolPage *newParent)

└── id *add(id obj)

我們很興奮的發(fā)現(xiàn)autoreleaseFast(id obj)，對(duì)，就是他，這不就是autoreleasepool中的實(shí)現(xiàn)代碼嗎，哈哈，到這里你就都明白了，在autorelease方法的調(diào)用棧中，最終都會(huì)調(diào)用上面提到的autoreleaseFast方法，將當(dāng)前對(duì)象加到AutoreleasePoolPage中。

這些方法的實(shí)現(xiàn)都非常容易，只是進(jìn)行了一些參數(shù)上的檢查，最終還要調(diào)用autoreleaseFast方法講到這里我相信你應(yīng)該已經(jīng)明白autoreleasepool到底是咋回事了吧，老鐵們，歡迎評(píng)論，指正。