iOS weak的实现原理和load和initialize的区别

1.不得不知的load与initialize

总结:

load和initialize的共同点

1.如果父类和子类都被调用,父类的调用一定在子类之前

+load方法要点

当类被引用进项目的时候就会执行load函数(在main函数开始执行之前),与这个类是否被用到无关,每个类的load函数只会自动调用一次.由于load函数是系统自动加载的,因此不需要再调用[super load],否则父类的load函数会多次执行。

1.当父类和子类都实现load函数时,父类的load方法执行顺序要优先于子类
2.当一个类未实现load方法时,不会调用父类load方法
3.类中的load方法执行顺序要优先于类别(Category)
4.当有多个类别(Category)都实现了load方法,这几个load方法都会执行,但执行顺序不确定(其执行顺序与类别在Compile Sources中出现的顺序一致)
5.当然当有多个不同的类的时候,每个类load 执行顺序与其在Compile Sources出现的顺序一致

注意:

load调用时机比较早,当load调用时,其他类可能还没加载完成,运行环境不安全.
load方法是线程安全的,它使用了锁,我们应该避免线程阻塞在load方法.

+initialize方法要点

initialize在类或者其子类的第一个方法被调用前调用。即使类文件被引用进项目,但是没有使用,initialize不会被调用。由于是系统自动调用,也不需要显式的调用父类的initialize,否则父类的initialize会被多次执行。假如这个类放到代码中,而这段代码并没有被执行,这个函数是不会被执行的。

1.父类的initialize方法会比子类先执行
2.当子类不实现initialize方法,会把父类的实现继承过来调用一遍。在此之前,父类的方法会被优先调用一次
3.当有多个Category都实现了initialize方法,会覆盖类中的方法,只执行一个(会执行Compile Sources 列表中最后一个Category 的initialize方法)

注意:

在initialize方法收到调用时,运行环境基本健全。
initialize内部也使用了锁,所以是线程安全的。但同时要避免阻塞线程,不要再使用锁

2weak的实现原理:

weak基本用法

weak是弱引用,用weak描述修饰或者所引用对象的计数器不会加一,并且会在引用的对象被释放的时候自动被设置为nil,大大避免了野指针访问坏内存引起崩溃的情况,另外weak还可以用于解决循环引用。

weak原理概括

weak表其实是一个hash(哈希)表,Key是所指对象的地址,Value是weak指针的地址数组。weak的底层实现的原理是什么?

Runtime维护了一个weak表,用于存储指向某个对象的所有weak指针。weak表其实是一个hash表,Key是所指对象的地址,value是weak指针的地址(这个地址的值是所指对象指针的地址)数组。

为什么value是数组?因为一个对象可能被多个弱引用指针指向

WEAK原理实现步骤

weak 的实现原理可概括三步:

1.初始化时:

runtime会调用objc_initWeak函数,初始化一个新的weak指针指向对象的地址。


初始化流程图.png

2.添加引用时:

objc_initWeak函数会调用 objc_storeWeak() 函数, objc_storeWeak() 的作用是更新指针指向,创建对应的弱引用表。


更新指针,创建弱引用表.png

3.释放时

调用clearDeallocating函数。clearDeallocating函数首先根据对象地址获取所有weak指针地址的数组,然后遍历这个数组把其中的数据设为nil,最后把这个entry从weak表中删除,最后清理对象的记录。

weak实现三步骤详细过程:

1、初始化时:

runtime会调用objc_initWeak函数,objc_initWeak函数会初始化一个新的weak指针指向对象的地址。

示例代码:

NSObject *obj = [[NSObject alloc] init];
id __weak obj1 = obj;

当我们初始化一个weak变量时,runtime会调用 NSObject.mm 中的objc_initWeak函数。

这个函数在Clang中的声明如下:

id objc_initWeak(id *object, id value);

而对于 objc_initWeak() 方法的实现如下:

id objc_initWeak(id location, id newObj) {
// 查看对象实例是否有效,无效对象直接导致指针释放
if (!newObj) {
location = nil;
return nil;
}
// 这里传递了三个 bool 数值
// 使用 template 进行常量参数传递是为了优化性能
return storeWeakfalse/
old
/, true/new/, true/crash/>
(location, (objc_object*)newObj);
}

这里先判断了其指针指向的类对象是否有效,无效直接释放返回,不再往深层调用函数。否则,object将通过bjc_storeWeak函数被注册为一个指向value的__weak对象。

注意:

objc_initWeak函数有一个前提条件:就是object必须是一个没有被注册为__weak对象的有效指针。而value则可以是null,或者指向一个有效的对象。

2、添加引用时:

objc_initWeak函数会调用 objc_storeWeak() 函数, objc_storeWeak() 的作用是更新指针指向,创建对应的弱引用表。

objc_storeWeak的函数声明如下:

id objc_storeWeak(id *location, id value);

objc_storeWeak() 的具体实现,请参考weak弱引用实现的方式,这里的实现很复杂,没看懂,没看懂。

3、释放时

调用clearDeallocating函数。clearDeallocating函数首先根据对象地址获取所有weak指针地址的数组,然后遍历这个数组把其中的数据设为nil,最后把这个entry从weak表中删除,最后清理对象的记录。

当weak引用指向的对象被释放时,又是如何去处理weak指针的呢?当释放对象时,其基本流程如下:
1、调用objc_release
2、因为对象的引用计数为0,所以执行dealloc
3、在dealloc中,调用了_objc_rootDealloc函数
4、在_objc_rootDealloc中,调用了object_dispose函数
5、调用objc_destructInstance
6、最后调用objc_clear_deallocating,详细过程如下:
a. 从weak表中获取废弃对象的地址为键值的记录
b. 将包含在记录中的所有附有 weak修饰符变量的地址,赋值为 nil
c. 将weak表中该记录删除
d. 从引用计数表中删除废弃对象的地址为键值的记录

拓展补充

weak,__unsafe_unretained, unowned 与 assign区别

  • __unsafe_unretained: 不会对对象进行retain,当对象销毁时,会依然指向之前的内存空间(野指针)
  • weak: 不会对对象进行retain,当对象销毁时,会自动指向nil
  • assign: 实质与__unsafe_unretained等同
  • unsafe_unretained也可以修饰代表简单数据类型的property,weak也不能修饰用来代表简单数据类型的property。
  • __unsafe_unretained 与 weak 比较,使用 weak 是有代价的,因为通过上面的原理可知,__weak需要检查对象是否已经消亡,而为了知道是否已经消亡,自然也需要一些信息去跟踪对象的使用情况。也正因此,__unsafe_unretained 比 __weak快,所以当明确知道对象的生命期时,选择__unsafe_unretained 会有一些性能提升,这种性能提升是很微小的。但当很清楚的情况下,__unsafe_unretained 也是安全的,自然能快一点是一点。而当情况不确定的时候,应该优先选用 __weak 。
  • unowned使用在Swift中,也会分 weak 和 unowned。unowned 的含义跟 __unsafe_unretained 差不多。假如很明确的知道对象的生命期,也可以选择 unowned。

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