AutoreleasePool 学习

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AutoreleasePool 学习

参考

clang -rewrite-objc main.c

请到苹果官网下载 objc4-706 版本，里面有 AutoreleasePool 源码。

AtAutoreleasePool autoreleasepool

/* @autoreleasepool */ {
 __AtAutoreleasePool __autoreleasepool; 
 }

struct __AtAutoreleasePool {
  __AtAutoreleasePool() {atautoreleasepoolobj = objc_autoreleasePoolPush();} // 构造函数
  ~__AtAutoreleasePool() {objc_autoreleasePoolPop(atautoreleasepoolobj);} // 析构函数
  void * atautoreleasepoolobj; // 上下文
};

/* @autoreleasepool */ {
	void *autoreleasepoolobj = objc_autoreleasePoolPush();
	// do other thing
	objc_autoreleasePoolPop(autoreleasepoolobj);
}

objc_autoreleasePoolPush(), objc_autoreleasePoolPop()

void *
objc_autoreleasePoolPush(void) 
{
	return AutoreleasePoolPage::push();
}

void
objc_autoreleasePoolPop(void *ctxt)
{
	AutoreleasePoolPage::pop(ctxt);
}

struct __AtAutoreleasePool 是一个中间对象，调用的是 AutoreleasePoolPage 的内容。

AutoreleasePoolPage

class AutoreleasePoolPage 
{
	// AutoreleasePoolPage 大小为一个页大小 4Gb，4096 kb，0x1000
	static size_t const SIZE = 
	#if PROTECT_AUTORELEASEPOOL
    	    PAGE_MAX_SIZE;  // must be multiple of vm page size
	#else
    	    PAGE_MAX_SIZE;  // size and alignment, power of 2
	#endif
	
	magic_t const magic; // 校验 AutoreleasePoolPage 完整性
	id *next; // 指向 AutoreleasePoolPage 栈结构下一个为空的地址
	pthread_t const thread; // AutoreleasePoolPage 页所在的线程
	AutoreleasePoolPage * const parent; // AutoreleasePoolPage 是一个双向链表，指向前置结点
	AutoreleasePoolPage *child; // 指向后继结点
	uint32_t const depth;
 	uint32_t hiwat;
}

在这里插入图片描述

// 返回哨兵对象的位置（当前 page 第一个 autorelease 对象的前一个位置）
id * begin() {
        return (id *) ((uint8_t *)this+sizeof(*this));
}

// 返回当前 page 的最大内存地址
id * end() {
        return (id *) ((uint8_t *)this+SIZE);
}

// 判断当前 page 是否没有 autorelease 对象
bool empty() {
        return next == begin();
}

// 判断当前 page 是否已满
bool full() { 
        return next == end();
}

POOL_BOUNDARY or POOL_SENTINEL（哨兵对象, objc4_706 改为POOL_BOUNDARY）

POOL_SENTINEL 是 nil 的别名，指向 AutoreleasePoolPage 存放第一个 autorelease 对象的位置的前面位置。

在每个自动释放池初始化调用 objc_autoreleasePoolPush 的时候，都会把一个 POOL_SENTINEL push 到自动释放池的栈顶，并且返回这个 POOL_SENTINEL 哨兵对象。（push 到双向链表的最后一个结点 page 的栈顶）

而当方法 objc_autoreleasePoolPop 调用时，就会向自动释放池中的对象发送 release 消息，直到第一个 POOL_SENTINEL（从双向链表的最后一个结点 page 的栈顶释放直到遇到第一个哨兵对象。因为 AutoreleasePool 可以嵌套，通常用哨兵对象来实现优先释放内层 pool）

在这里插入图片描述

objc_autoreleasePoolPush()

void *objc_autoreleasePoolPush()
{
	return AutoreleasePoolPage::push();
}

#   define POOL_BOUNDARY nil
static inline void *push() 
{	
	id *dest;
	dest = autoreleaseFast(POOL_BOUNDARY);
	return dest;
}

static inline id *autoreleaseFast(id obj)
    {
   		 // 获取双向链表最后一个 page 结点
        AutoreleasePoolPage *page = hotPage();
        if (page && !page->full()) {
         	// 若 page 不为空，且没有满，则插入哨兵对象或 autorelease 对象
            return page->add(obj);
        } else if (page) {
        	// 若 page 满了，则调用 autoreleaseFullPage，应该是 new 一个后继结点 page
            return autoreleaseFullPage(obj, page);
        } else {
        	// 若 page 不存在，则 new 一个 page，作为第一个结点
            return autoreleaseNoPage(obj);
        }
    }

    id *add(id obj)
    {
        assert(!full());
        unprotect();
        id *ret = next;  // faster than `return next-1` because of aliasing
        *next++ = obj;
        protect();
        return ret;
    }

查找双向链表中第一个非满的 page

    static __attribute__((noinline))
    id *autoreleaseFullPage(id obj, AutoreleasePoolPage *page)
    {
        // The hot page is full. 
        // Step to the next non-full page, adding a new page if necessary.
        // Then add the object to that page.
        assert(page == hotPage());
        assert(page->full()  ||  DebugPoolAllocation);

        do {
            if (page->child) page = page->child;
            else page = new AutoreleasePoolPage(page);
        } while (page->full());

        setHotPage(page);
        return page->add(obj);
    }

    static __attribute__((noinline))
    id *autoreleaseNoPage(id obj)
    {
        // "No page" could mean no pool has been pushed
        // or an empty placeholder pool has been pushed and has no contents yet
        assert(!hotPage());
        
        AutoreleasePoolPage *page = new AutoreleasePoolPage(nil);
    	setHotPage(page);

		// 不清楚为什么当 NO page 时，要添加两次 POOL_BOUNDARY
	    if (obj != POOL_BOUNDARY) {
    	    page->add(POOL_BOUNDARY);
    	}

	    return page->add(obj);
    }

    AutoreleasePoolPage(AutoreleasePoolPage *newParent) 
        : magic(), next(begin()), thread(pthread_self()),
          parent(newParent), child(nil), 
          depth(parent ? 1+parent->depth : 0), 
          hiwat(parent ? parent->hiwat : 0)
    { 
        if (parent) {
            parent->check();
            assert(!parent->child);
            parent->unprotect();
            parent->child = this;
            parent->protect();
        }
        protect();
    }

objc_autoreleasePoolPop(void *ctxt)

void
objc_autoreleasePoolPop(void *ctxt)
{
    AutoreleasePoolPage::pop(ctxt);
}

// 查找哨兵对象所在 page；依次释放 hotPage 到当前 page 哨兵对象前的 autorelease 对象
// 释放后继结点 page 内存空间。若当前 page 不满一半，则删除 page->child。若当前 page 满一半，则保留 page->child，删除 page->child-child 。

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();
        }
    }
}

// stop, hotPage, empty()
// 从 hotPage 开始依次取 next 的值与 stop 比较，若 next 遍历到 begin() 位置时，page 指向 parent，hotPage设为 parent，继续比较 next 的值与 stop 的值。这里只是切换 page，不会销毁 page 内存空间。
// 当找到 stop 后，会重置 hotPage 为 this。

    void releaseUntil(id *stop) 
    {
        // Not recursive: we don't want to blow out the stack 
        // if a thread accumulates a stupendous amount of garbage
        
        while (this->next != stop) {
            // Restart from hotPage() every time, in case -release 
            // autoreleased more objects
            AutoreleasePoolPage *page = hotPage();

            // fixme I think this `while` can be `if`, but I can't prove it
            while (page->empty()) {
                page = page->parent;
                setHotPage(page);
            }

            id obj = *--page->next;
            static uint8_t const SCRIBBLE = 0xA3;  // 0xA3A3A3A3 after releasing
            memset((void*)page->next, SCRIBBLE, sizeof(*page->next));

            if (obj != POOL_BOUNDARY) {
                objc_release(obj);
            }
        }

        setHotPage(this);

#if DEBUG
        // we expect any children to be completely empty
        for (AutoreleasePoolPage *page = child; page; page = page->child) {
            assert(page->empty());
        }
#endif
    }

// 删除双向链表某个结点以及后继结点的算法

    void kill() 
    {
        // Not recursive: we don't want to blow out the stack 
        // if a thread accumulates a stupendous amount of garbage
        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; // 没有设置 null 是为了和 this 比较
        } while (deathptr != this);
    }