Autorelease

一个对象调用 autorelease 方法，就会被自动添加到最近的自动释放池 autoreleasepool，只有当自动释放池被销毁的时候，才会执行 release 方法，进行释放。

• 下文源码是当前最新版本，跟之前版本会有点差别，没有了特别牛的POOL_SENTINEL（哨兵对象），改为了POOL_BOUNDARY（边界对象），可能更好理解一点。
• 研究源码也可以看

1. 入口

runtime 的 NSObject.mm 文件中 autorelease 方法

- (id)autorelease {    return ((id)self)->rootAutorelease();}objc_object::rootAutorelease(){    return rootAutorelease2();}objc_object::rootAutorelease2(){    return AutoreleasePoolPage::autorelease((id)this);}static inline id autorelease(id obj){   id *dest __unused = autoreleaseFast(obj);   return obj;}复制代码

2. AutoreleasePoolPage

1. 关键词：

   • EMPTY_POOL_PLACEHOLDER
     • 当一个释放池没有包含任何对象，又刚好被推入栈中，就存储在TLS（Thread_local_storage）中，叫做空池占位符
   • POOL_BOUNDARY
     • 边界对象，代表 AutoreleasePoolPage 中的第一个对象

2. 结构：

   class AutoreleasePoolPage {        magic_t const magic; // 当前类完整性的校验    id *next;    pthread_t const thread; // 当前类所处的线程        // 双向链表 父子指针    AutoreleasePoolPage * const parent;    AutoreleasePoolPage *child;        uint32_t const depth;    uint32_t hiwat;        static size_t const SIZE = PAGE_MAX_SIZE; // 4096}复制代码

   • 一个 poolPage 对应于一个线程
   • AutoreleasePoolPage 是以 双向链表 的形式连接起来的，其中 parent child 分别是父结点（指向父类poolPage的指针）和子结点（指向子类poolPage的指针）
   • 一个 poolPage 的大小 是 4096 字节。其中56 bit 用来存储其成员变量，剩下的存储加入到自动释放池中的对象。
     • 调用 autorelease 的对象
     • 声明在@autoreleasepool{} 中的对象
   • next 指向最新添加进来的对象所处的位置。

autoreleaseFast()

AutoreleasePoolPage *page = hotPage(); if (page && !page->full()) {return page->add(obj);} else if (page) {return autoreleaseFullPage(obj, page);} else {return autoreleaseNoPage(obj);}复制代码

1. hotPage() 获取当前正在使用的 poolPage

2. 如果 page 存在，并且未满，直接进行添加

3. 如果 page 存在，但是当前 poolPage 已满：

   • 根据 page 遍历其所有的子 page，直到找到一个未满的子 page

   • 否则就根据最后一个子 page，创建一个新的 page

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

   • 设置为 hotPage setHotPage(page);

   • 添加 return page->add(obj);

4. 如果 page 不存在

   AutoreleasePoolPage *page = new AutoreleasePoolPage(nil);setHotPage(page);   page->add(POOL_BOUNDARY);return page->add(obj);复制代码

   • 创建第一个 page，第一个 page 是没有父结点的
   • 设置为当前正在使用的 page
   • 添加边界对象，初始化的第一个poolPage 存储的第一个对象，必定是边界对象 POOL_BOUNDARY
   • 添加对象

page -> add()

添加对象

id *ret = next;  *next++ = obj;复制代码

1. 获取 next 指针所处位置，并向上移动
2. 把对象添加到 next 所处位置

小结：

一个对象，调用 autorelease 方法，实际是把该对象加入到当前线程正在使用的 autoreleasePoolPage 的栈中，但它怎么释放呢？ARC 下唯一能看到 autorelease 的就是入口函数 main.m 中的 @autoreleasepool{}。

3. @autoreleasepool{}

int main(int argc, char * argv[]) {     @autoreleasepool {              return 0;   }}复制代码

• 使用 clang -rewrite-objc main.m重新编译，结果：

  struct __AtAutoreleasePool {  __AtAutoreleasePool() {atautoreleasepoolobj = objc_autoreleasePoolPush();}  ~__AtAutoreleasePool() {objc_autoreleasePoolPop(atautoreleasepoolobj);}  void * atautoreleasepoolobj;};int main(int argc, char * argv[]) {    /* @autoreleasepool */ { __AtAutoreleasePool __autoreleasepool;         return 0;    }}复制代码

  • @autoreleasepool{} 实际调用的是两个方法objc_autoreleasePoolPush 和 objc_autoreleasePoolPop
  • objc_autoreleasePoolPush 方法内部实际就是 2.1， autoreleaseFast() 函数，不过，参数是 POOL_BOUNDARY 边界对象
  • 每创建一个自动释放池，就会在当前线程的 poolPage 的栈中先添加一个边界对象，然后把池中的对象添加进去，直至栈满，创建子 page，继续添加。

objc_autoreleasePoolPop()

• 该方法内部实际调用的是 AutoreleasePoolPage 的 pop() 方法，主要代码如下

  static inline void pop(void *token) {   AutoreleasePoolPage *page;   id *stop;     // 根据指针 token 获取token所在的 page   page = pageForPointer(token);   stop = (id *)token;       /*     *   如果stop 不是边界对象，进行其他处理     *   如果stop 是边界对象，进行下面的步骤，来释放     */       // 释放栈中的所有对象，直至stop，    // 此时，stop是边界对象，即 创建 autoreleasepool 时          // 添加的第一个对象   page->releaseUntil(stop);    if (page->child) {       // hysteresis: keep one empty child if page is more than half full       // 不足一半满， 删除所有的子 page，       // 否则 删除所有的孙 page       if (page->lessThanHalfFull()) {           page->child->kill();       }       else if (page->child->child) {           page->child->child->kill();       }    }}复制代码

  • stop 是边界对象，即创建 autoreleasepool 时 page 栈中添加的第一个对象

  • page->releaseUntil(stop) 方法，会对 page 栈中 stop 上面的所有对象调用 objc_release(obj) 方法，除了边界对象 POOL_BOUNDARY

  • kill() 方法，会删除当前 page 及其所有的子 page， 即 page->child = nil;

小结:

1. 对象释放的过程：首先找到当前对象所处的 AutoreleasePoolPage，然后获取到创建 page 时添加的第一个边界对象 POOL_BOUNDARY，边界对象之后的添加进来的所有对象调用 release，进行释放。
2. 创建自动释放池 @autoreleasepool{}的过程：获取到正在使用的 AutoreleasePoolPage，首先添加边界对象 POOL_BOUNDARY，如果有其他对象，则进行添加。最后进行释放，同上1。

总结：

1. autoreleasepool 机制跟栈一样，每创建一个，就将其推入栈中，而清空 autoreleasepool，相当于将其从栈中弹出

2. 一个对象调用 autorelease 方法，就会进入最近的 autoreleasepool，也就是栈顶的那个。

3. 自动释放池的创建：

   • 长时间在后台运行的任务，入口函数(main.m)，系统自动创建 autoreleasepool

   • 主线程或GCD中的线程，会自动创建 autoreleasepool, 关系是一对多的关系，即一个线程可以有多个 autoreleasepool

   • 人为手动创建 @autoreleasepool{}

     • 程序不是基于 UI framework，如命令行
     • 创建大量的临时对象，降低内存峰值（最常用）
     • 创建了新线程(这个待定)

4. 事件开始前，系统会自动创建 autoreleasepool， 然后在结束时，进行 drain，对释放池内的所有对象执行 release 方法

参考：

1. 理论：

2. 实践：