AutoReleasePool 底层原理

最新推荐文章于 2022-10-30 15:17:52 发布

水月Dragon

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分类专栏： AutoReleasePool 底层文章标签： ios objective-c

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/shuiyue184480/article/details/123231806

本文深入探讨了Objective-C中的AutoReleasePool概念，包括它在RunLoop中的作用，以及通过clang编译后的cpp实现和底层的内存管理原理。文章通过汇编分析展示了AutoReleasePool的push和pop操作，解释了如何存储和释放对象，同时揭示了其与内存页的关系。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

概念

AutoreleasePool（自动释放池）是OC中的一种内存自动回收机制，它可以延迟加入AutoreleasePool中的变量release的时机。在正常情况下，创建的变量会在超出其作用域的时候release，但是如果将变量加入AutoreleasePool，那么release将延迟执行。

App启动后，苹果在主线程 RunLoop里注册了两个 Observer，其回调都是 _wrapRunLoopWithAutoreleasePoolHandler()，从程序启动到加载完成，主线程对应的runloop会处于休眠状态，等待用户交互来唤醒runloop
- 第一个 Observer 监视的事件是 Entry(即将进入Loop)，其回调内会调用 _objc_autoreleasePoolPush()创建自动释放池。优先级最高，保证创建释放池发生在其他所有回调之前
- 第二个 Observer监视了两个事件：BeforeWaiting(准备进入休眠) 时调用_objc_autoreleasePoolPop() 和 _objc_autoreleasePoolPush()释放旧的池并创建新池；Exit(即将退出Loop) 时调用 _objc_autoreleasePoolPop()来释放自动释放池。优先级最低，保证其释放池子发生在其他所有回调之后。
用户的每一次交互都会启动一次runloop，用于处理用户的所有点击、触摸事件等
runloop在监听到交互事件后，就会创建自动释放池，并将所有延迟释放的对象添加到自动释放池中
主线程执行的代码，通常是写在诸如事件回调、Timer回调内的。这些回调会被RunLoop创建好的 AutoreleasePool环绕着，所以不会出现内存泄漏，开发者也不必显示创建 Pool了。
在一次完整的runloop结束之前，会向自动释放池中所有对象发送release消息，然后销毁自动释放池

clang 分析

int main(int argc, char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
    }
}

通过clang编译成cpp文件插看实现：
xcrun -sdk iphonesimulator clang -arch x86_64 -rewrite-objc main.m

int main(int argc, char * argv[]) {
    /* @autoreleasepool */ {
          __AtAutoreleasePool __autoreleasepool; 
    }
}

struct __AtAutoreleasePool {
  __AtAutoreleasePool() {atautoreleasepoolobj = objc_autoreleasePoolPush();}
  ~__AtAutoreleasePool() {objc_autoreleasePoolPop(atautoreleasepoolobj);}
  void * atautoreleasepoolobj;
};

通过代码可以看出autoreleasepool在底层实际是调用__AtAutoreleasePool，而__AtAutoreleasePool本质上是一个结构体，其内部包含构造函数__AtAutoreleasePool()与析构函数~__AtAutoreleasePool()，在{}作用域结束后会自动调用析构函数，以便及时创建销毁

###汇编分析

struct LGTest {
    LGTest(){
        printf("1123 - %s",__func__);
    }
    ~LGTest(){
        printf("5667 - %s",__func__);
    }
};

int main(int argc, char * argv[]) {
         LGTest LGTest; 
}

在main函数中添加断点查看汇编

可以看出跟clang编译后一样都是经过objc_autoreleasePoolPush与objc_autoreleasePoolPop

底层原理

在objc源码中是这样注释的

Autorelease pool implementation

- A thread's autorelease pool is a stack of pointers. 
线程的自动释放池是指针的堆栈

- Each pointer is either an object to release, or POOL_BOUNDARY which is an autorelease pool boundary.
每个指针都是要释放的对象，或者是POOL_BOUNDARY（哨兵），它是自动释放池的边界。

- A pool token is a pointer to the POOL_BOUNDARY for that pool. When the pool is popped, every object hotter than the sentinel is released.
池令牌是指向该池的POOL_BOUNDARY的指针。弹出池后，将释放比哨点更热的每个对象。

- The stack is divided into a doubly-linked list of pages. Pages are added and deleted as necessary. 
堆栈分为两个双向链接的页面列表。根据需要添加和删除页面。

- Thread-local storage points to the hot page, where newly autoreleased objects are stored. 
线程本地存储指向热页面，该页面存储新自动释放的对象。

查看源码

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

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

通过代码可以看出push与pop操作都是基于AutoreleasePoolPage，根据其定义看出自动释放池是页结构，每页的大小为4096字节

//************宏定义************
#define PAGE_MIN_SIZE           PAGE_SIZE
#define PAGE_SIZE               I386_PGBYTES
#define I386_PGBYTES            4096            /* bytes per 80386 page */

//************类定义************
class AutoreleasePoolPage : private AutoreleasePoolPageData
{
    friend struct thread_