4-autoreleasepool原理

提示：文章写完后，目录可以自动生成，如何生成可参考右边的帮助文档

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前言

在IOS程序中main.m文件，是整个IOS应用的入口，@autoreleasepool{}这个block包裹了整个应用，对象创建时自动执行autorelease将对象加入到autoreleasepool，进而管理整个IOS应用的内存回收，不用在创建对象的最后再手动release。那么下面从源码的角度来分析autoreleasepool究竟是怎样工作的。

一、@autoreleasepool

@autoreleasepool到底是什么？在命令行中使用xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc main.m -o main.cpp 让编译器重新改写以下代码：


于是在目录下生成main.cpp文件，删除无用代码，具体如下：

由上图知道只是声明了__AtAutoreleasePool这样的一个结构，在main.cpp中查找这个结构，代码如下：

由上图可知，__AtAutoreleasePool创建的时候调用了objc_autoreleasePoolPush并返回第一页的POOL_BOUNDARY(哨兵对象)，析构的时候调用objc_autoreleasePoolPop并传入POOL_SENTINEL，所以其实main函数的实际工作应该是这样的：

二、AutoreleasePool

由上节可知@autoreleasepool只是调用了objc_autoreleasePoolPush和objc_autoreleasePoolPop，这两个函数都在NSObject.mm文件中，代码如下：

所以下面分为4个小节，来详细说明AutoreleasePool如何实现：
-. AutoreleasePoolPage的结构
-. objc_autoreleasePoolPush方法
-. POOL_BOUNDARY（哨兵对象）
-. objc_autoreleasePoolPop
-. autorelease

2.1 AutoreleasePoolPage结构

AutoreleasePool实际就是AutoreleasePoolPage组成的双向链表，AutoreleasePoolPage是一个是一个C++类（NSObject.mm），代码如下：

AutoreleasePoolPage继承于AutoreleasePoolPageData结构体(NSObject-internal.h)，所有有关的Page数据都放在了这个结构体中：

假设一个AutoreleasePoolPage 被初始化在内存的 0x100816000 ~ 0x100817000 中，它在内存中的结构如下：

2.2 POOL_BOUNDARY（哨兵对象）

POOL_BOUNDARY只是 nil 的别名。每个Page都有一个POOL_BOUNDARY，相当于Page有关信息和obj对象的分界线。

在执行objc_autoreleasePoolPush方法的时候会把POOL_BOUNDARY加入到第一页，而且返回这个哨兵对象。

在objc_autoreleasePoolPop调用时，传入的就是这个POOL_BOUNDARY，向自动释放池中的对象发送 release 消息，直到第一个 POOL_SENTINEL。

2.3 objc_autoreleasePoolPush方法

objc_autoreleasePoolPush作用是创建自动释放池的第一页，并返回第一页的POOL_BOUNDARY(哨兵对象)。代码如下：

由上图可知，它调用了AutoreleasePoolPage 的类方法 push方法，代码如下：

在这里会进入一个比较关键的方法 autoreleaseFast，并传入哨兵对象 POOL_SENTINEL。

1. 情况一（页面存在且不满）：
   调用add方法将对象添加到自动释放池，核心逻辑就是将obj添加到next位置，next指针后移，代码如下：
   
2. 情况二（页面存在且装满）：
   调用autoreleaseFullPage，创建新page，链接到琏表最后，并设置成hotPage，再进行add，这里返回的就是POOL_BOUNDARY，代码如下：
   
3. 情况三（页面不存在）：
   调用autoreleaseNoPage(NSObject.mm)，创建新page，并设置成hotPage再进行add，这里返回的就是POOL_BOUNDARY，这里删除了一些debug代码，具体代码如下：
   

2.4 objc_autoreleasePoolPop 方法

objc_autoreleasePoolPop作用对自动释放池中的对象发送release消息，一直到传入的*ctxt指针，但是在整个工程并没有发现传入其他对象的例子。不过在这个方法中传入其它的指针也是可行的，会将自动释放池释放到相应的位置。代码如下：

由上图可知，它调用了AutoreleasePoolPage 的类方法 POP(NSObject.mm)方法，删除了一些debug代码，具体代码如下：


再看popPage(NSObject.mm)方法，删除了一些debug代码，具体代码如下：

真正释放obj到stop的方法是releaseUntil(NSObject.mm)，删除了一些debug代码，具体实现如下：

对page页面进行内存释放的是kill方法，目的删除当前page后的所有page，具体代码如下：

2.5 autorelease 方法

1. autorelease的作用就是将当前对象加入到所在的自动释放池。从NSObject的autorelease（objc-object.h）开始执行：
   
2. 执行rootAutorelease方法（objc-object.h）：
   
3. 执行rootAutorelease2方法（NSObject.mm）：
   
4. 执行AutoreleasePoolPage的autorelease（NSObject.mm）方法：
   
5. 执行AutoreleasePoolPage的 autoreleaseFast （NSObject.mm）方法，将obj加入到自动释放池，autoreleaseFast参考2.3节。