iOS面试题:Autoreleasepool所使用的数据结构是什么?AutoreleasePoolPage结构体了解么?

每创建一个池子,会在首部创建一个 哨兵 对象,作为标记

最外层池子的顶端会有一个next指针。当链表容量满了,就会在链表的顶端,并指向下一张表。

Autorelease对象什么时候释放?

这个问题拿来做面试题,问过很多人,没有几个能答对的。很多答案都是“当前作用域大括号结束时释放”,显然木有正确理解Autorelease机制。

在没有手加Autorelease Pool的情况下,Autorelease对象是在当前的runloop迭代结束时释放的,而它能够释放的原因是系统在每个runloop迭代中都加入了自动释放池Push和Pop

例子:

__weak id reference = nil;
- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];    NSString *str = [NSString stringWithFormat:@"sunnyxx"];    // str是一个autorelease对象,设置一个weak的引用来观察它
    reference = str;
}
- (void)viewWillAppear:(BOOL)animated {
    [super viewWillAppear:animated];    
    NSLog(@"%@", reference); 
    // Console: sunnyxx
}
- (void)viewDidAppear:(BOOL)animated {
    [super viewDidAppear:animated];    
    NSLog(@"%@", reference); 
    // Console: (null)
}

当然,我们也可以手动干预Autorelease对象的释放时机:

- (void)viewDidLoad
{
    [super viewDidLoad];
    @autoreleasepool {        NSString *str = [NSString stringWithFormat:@"sunnyxx"];
    }    NSLog(@"%@", str); 
// Console: (null)
}

Autorelease原理

AutoreleasePoolPage

ARC下,我们使用@autoreleasepool{}来使用一个AutoreleasePool,随后编译器将其改写成下面的样子:

void *context = objc_autoreleasePoolPush();
// {}中的代码objc_autoreleasePoolPop(context);

而这两个函数都是对AutoreleasePoolPage的简单封装,所以自动释放机制的核心就在于这个类。

AutoreleasePoolPage是一个C++实现的类

  • AutoreleasePool并没有单独的结构,而是由若干个AutoreleasePoolPage以双向链表的形式组合而成(分别对应结构中的parent指针和child指针)。
  • AutoreleasePool是按线程一一对应的(结构中的thread指针指向当前线程)。
  • AutoreleasePoolPage每个对象会开辟4096字节内存(也就是虚拟内存一页的大小),除了上面的实例变量所占空间,剩下的空间全部用来储存autorelease对象的地址
  • 上面的id *next指针作为游标指向栈顶最新add进来的autorelease对象的下一个位置
  • 一个AutoreleasePoolPage的空间被占满时,会新建一个AutoreleasePoolPage对象,连接链表,后来的autorelease对象在新的page加入。

所以,若当前线程中只有一个AutoreleasePoolPage对象,并记录了很多autorelease对象地址时内存如下图:

图中的情况,这一页再加入一个autorelease对象就要满了(也就是next指针马上指向栈顶),这时就要执行上面说的操作,建立下一页page对象,与这一页链表连接完成后,新page的next指针被初始化在栈底(begin的位置),然后继续向栈顶添加新对象。

所以,向一个对象发送- autorelease消息,就是将这个对象加入到当前AutoreleasePoolPage的栈顶next指针指向的位置

释放时刻

每当进行一次objc_autoreleasePoolPush调用时,runtime向当前的AutoreleasePoolPage中add进一个哨兵对象,值为0(也就是个nil),那么这一个page就变成了下面的样子:

objc_autoreleasePoolPush的返回值正是这个哨兵对象的地址,被objc_autoreleasePoolPop(哨兵对象)作为入参,于是:

1.根据传入的哨兵对象地址找到哨兵对象所处的page

2.在当前page中,将晚于哨兵对象插入的所有autorelease对象都发送一次- release消息,并向回移动next指针到正确位置

3.补充2:从最新加入的对象一直向前清理,可以向前跨越若干个page,直到哨兵所在的page(在一个page中,是从高地址向低地址清理)

刚才的objc_autoreleasePoolPop执行后,最终变成了下面的样子:

嵌套的AutoreleasePool

知道了上面的原理,嵌套的AutoreleasePool就非常简单了,pop的时候总会释放到上次push的位置为止,多层的pool就是多个哨兵对象而已,就像剥洋葱一样,每次一层,互不影响。


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