iOS 自动释放池ARC与MRC

自动释放池是oc提供的一种自动回收的机制,具有延迟释放的特性,即当我们创建了一个对象,并把他加入到了自动释放池中时,他不会立即被释放,会等到一次runloop结束或者作用域超出{}或者超出[pool release]之后再被释放

系统通过一个栈来管理所有的自动释放池,每当创建了一个新的自动释放池,系统就会把它压入栈顶,每当有一个自动释放池要被释放的时候,就会从栈顶弹出一个自动释放池,该自动释放池会对加入他中的对象做一次release,然后销毁,栈顶下移,每当有一个新对象被创建,他会被加入到离他最近的自动释放池,也就是位于当前栈顶的自动释放池。

自动释放池的创建与销毁时机

MRC

1: 通过手动创建的方式来创建自动释放池,这种方式创建的自动释放池需要手动调用release(引用计数环境下,调用release和drain的效果相同,但是在CG下,drain会触发GC,release不会),方法如下:
NSAutoreleasePool *pool = [[ NSAutoreleasePool alloc]init ];//创建一个自动释放池
    Person *person = [[Person alloc]init];
    //调autorelease方法将对象加入到自动释放池
    //注意使用该方法,对象不会自己加入到自动释放池,需要人为调用autorelease方法加入
    [person autorelease];
    //,手动释放自动释放池执行完这行代码是,自动释放池会对加入他中的对象做一次release操作
    [pool release];

自动释放池销毁时机:[pool release]代码执行完后

.
2: 通过@autoreleasepool来创建

1: 对象的创建在自动释放池里面

@autoreleasepool {
        //在这个{}之内的变量默认被添加到自动释放池
         Person *p = [[Person alloc] init];
      }//除了这个括号,p被释放

2: 如果一个变量在自动释放池之外创建,如下,需要通过__autoreleasing该修饰符将其加入到自动释放池。

@autoreleasepool {

}
Person *   __autoreleasing p = [
[Person alloc]init];
 self.person = p;

系统就是通过@autoreleasepool {}这种方式来为我们创建自动释放池的,一个线程对应一个runloop,系统会为每一个runloop隐式的创建一个自动释放池,所有的autoreleasePool构成一个栈式结构,在每个runloop结束时,当前栈顶的autoreleasePool会被销毁,而且会对其中的每一个对象做一次release(严格来说,是你对这个对象做了几次autorelease就会做几次release,不一定是一次),特别指出,使用容器的block版本的枚举器的时候,系统会自动添加一个autoreleasePool
[array enumerateObjectsUsingBlock:^(id obj, NSUInteger idx, BOOL *stop) {
// 这里被一个局部@autoreleasepool包围着
}];

ARC

ARC下除了NSAutoreleasePool不可用以外,其他的同MRC

自动释放池的原理

每一个自动释放池没有单独的结构,每一个autorealeasePool对象都是由若干个个autoreleasePoolPage通过双向链表连接而成,当一个对象调用了autorelease方法,这个对象就会被加入到当前自动释放池的最新的autoreleasePoolPage中,关于autoreleasePoolPage/,请看下面

autoreleasePoolPage

class AutoreleasePoolPage {
    magic_t const magic;
    id *next;//指向栈顶最新被添加进来的autorelease对象的下一个位置
    pthread_t const thread;//指向当前线程的
    AutoreleasePoolPage * const parent;
    AutoreleasePoolPage *child;
    uint32_t const depth;
    uint32_t 
  }
  • autoreleasePoolPage是按照线程一一对应的,
  • autoreleasePoolPage会开辟4096字节空间,除了上面的实例变量所占的空间,剩余的空间全部用来存储autorelease对象的地址
  • id *next:指向栈顶最新被添加进来的autorelease对象的下一个位置
  • 一个autoreleasePoolPage空间被占满时,会创建一个新的autoreleasePoolPage对象,后来的对象添加在在新的autoreleasePoolPage中
  • 每当进行一objc_autoreleasePoolPush()次入栈调用时,runtime会像当前的autoreleasePoolPage中添加一个哨兵对象,值为0,objc_autoreleasePoolPush()会返回这个哨兵对象的地址,然后将该参数作为objc_autoreleasePoolPop()的参数,根据哨兵对象的地址找到他所在的page,哨兵对象可以跨越到不通的page,直到找到他所在的page,在当前page中将所有晚于哨兵对象的autorelease对象都做一次release,并移动next指针到正确位置。

自动释放池的应用场景


  • MRC:

  • 对象作为函数返回值
    当一个对象要作为函数返回值的时候,因为要遵循谁申请谁释放的思想,所以应该在返回之前释放,但要是返回之前释放了,就会造成野指针错误,但是要是不释放,那么就违背了谁申请谁释放的原则,所以就可以使用autorelease延迟释放的特性,将其在返回之前做一次autorelease,加入到自动释放池中,保证可以被返回,一次runloop之>>后系统会帮我们释放他
  • 大量对象的生成,一定要将自动释放池放在for循环里面,要释放在外面,就会因为大量对象得不到及时释放,而造成内存紧张,最后程序意外退出

for (int i = 0; i<10000; i++) {
        @autoreleasepool {
            UIImageView *imegeV = [[UIImageView alloc]init];
            imegeV.image = [UIImage imageNamed:@"efef"];
            [self.view addSubview:imegeV];
        }
    }

嵌套的autoreleasepool

@autoreleasepool {//p1被放在该自动释放池里面
        Person *p1 = [[Person alloc]init];
        @autoreleasepool {//p2被放在该自动释放池里面
            Person *p2 = [[Person alloc]init];
        }
    }

以上说明autorelease对象被添加进离他最近的自动释放池,多层的pool会有多个哨兵对象。

ARC下autorelease的优化

ARC下,runtime提供了一套对autorelease返回值的优化策略TLS(线程局部存储),就是为每个线程单独分配一块栈控件。以key-value的形式对数据进行存储(ARC对autorelease对象的优化标记)。

1:先看优化中涉及到的几个函数


  • __builtin_return_address(int level)

是一个内建函数,作用是返回函数的地址,参数是层级,如果是0,则表示是当前函数体返回地址;如果是1:则表示调用这个函数的外层函数。当我们知道了一个函数体的返回地址的时候,就可以根据反汇编,利用某些固定的偏移量,被调方可以定位到主调放在返回值后>面的汇编指令,来确定该条函数指令调用完成后下一个调用的函数

  • objc_autoreleaseReturnValue

    通过__builtin_return_address(int level)检测外部是不是ARC环境,可以替代autorelease,是的话直接返回object,不是的话调用objc_autorelease()将对象注册到自动释放池里面,最后通过objc_retain来获取对象。

  • objc_retainAutoreleasedReturnValue
    通过以上代码可以看出,

    与objc_autoreleaseReturnValue配合使用,如果在执行完objc_autoreleaseReturnValue()这个函数的下一个调用函数是objc_retainAutoreleasedReturnValue,那么就走最优化(在TLS中查询关于这个对象,如果有,直接返回对象,不再对对象做retain)。

  • 2:过程

    新建Person类
    Person.h

    #import <Foundation/Foundation.h>
    
    @interface Person : NSObject
    +(instancetype)createPerson;
    
    @end

    Person.m

    #import "Person.h"
    
    @implementation Person
    
    +(instancetype)createPerson{
        return [self new];
    }
    
    @end

    ViewController.m

    #import "ViewController.h"
    #import "Person.h"
    @interface ViewController ()
    @end
    
    @implementation ViewController
    
    - (void)viewDidLoad {
        [super viewDidLoad];
       [self testPerson];
    }
    
    - (void)TestPerson {
        self.person = [Person createPerson];
    }

    简化后对应的汇编:

    + (instancetype)createPerson {
        id tmp = [self new];  
        return objc_autoreleaseReturnValue(tmp); 
    } 
    - (void)testFoo {
        id tmp = _objc_retainAutoreleasedReturnValue([Person createPerson]); 
    
    }
    • 在调用objc_autoreleaseReturnValue的时候,会先通过__builtin_return_address这个内建函数return address,然后根据这个地址判断主调方在调用完objc_autoreleaseReturnValue这个函数以后是否紧接着调用了objc_retainAutoreleasedReturnValue函数,如果是,那么objc_autoreleaseReturnValue()就不将返回的对象注册到自动释放池里面(不做autorelease),runtime会将这个返回值存储在TLS中,做一个优化标记,然后直接返回这个对象给函数的调用方,在外部接收这个返回值的objc_retainAutoreleasedReturnValue()会先在TLS中查询有没有这个对象,如果有,那么就直接返回这个对象(不调用retain),所以通过objc_autoreleaseReturnValue和objc_retainAutoreleasedReturnValue的相互配合,利用TSL做一个中转,在ARC下省去了autorelease和retain的步骤,在一定程度上达到了最优化.

    参考博客

    黑幕背后的Autorelease
    内存管理

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