FBRetainCycleDetector分析

FBRetainCycleDetector是Facebook新开源的一个项目。配合FBMemoryProfiler使用起来也是很方便。当然FBMemoryProfiler里面使用到了FBAllocationTracker。目前第一版,在测试的过程中也会遇到一些crash,相信经过使用者的修改和作者本人的自测,会越来越完善的。这篇文章的目的主要是对于FBRetainCycleDetector内部实现进行一个介绍,单单只会使用总感觉是远远不够的。

文章会分为几个模块进行介绍:

<p id="最简单的使用方法">

最简单的使用方法

最简单的使用方法,不包含Configuration。单纯的去查找一个对象的引用循环

FBRetainCycleDetector *detector = [[FBRetainCycleDetector alloc] initWithConfiguration:nil];
[detector addCandiate:myObject];
//- (NSSet<NSArray<FBObjectiveCGraphElement *> *> *)findRetainCycles;
NSSet<NSArray<FBObjectiveCGraphElement *> *> *retainCycles = [detector findRetainCycles];
NSLog(@"%@", retainCycles);

这里先简单的说明一下,findRetainCycles查询方式所使用到的算法是DFS(深度优先搜索)。

<p id="主要元素类及其辅助类的介绍">

主要元素类及其辅助类的介绍(FBObjectiveCGraphElement)

FBRetainCycleDetector所使用到的对象类型是FBObjectiveCGraphElement,会在调用函数:addCandiate的时候内部进行初始化为该对象类型或者其子类。

FBObjectiveCGraphElement

FBObjectiveCGraphElement是所有用来查找对象类型的基类。所有的查找对象都基于它实现。该类并不需要外部的调用,主要是供内部查询使用。其提供的功能主要是:

  • 提供初始化方法封装object(即调用addCandiate传入的object
  • 获取所有该对象所持有对象- (NSSet *)allRetainedObjects;。基类FBObjectiveCGraphElement所获取的对象类型是通过associated object所持有的对象。 associated object对象的获取是通过Facebook自身的fishhook去hook原先的objc_setAssociatedObjectobjc_removeAssociatedObjects来实现对象的持有标记。
  • 提供过滤接口- (NSSet *)filterObjects:(nullable NSArray *)objects;,过滤接口主要是与FBObjectGraphConfiguration相结合使用,FBObjectGraphConfiguration会在下文介绍。
  • 以及其它一些helper接口,例如:获取类、类名、地址等等。

FBObjectGraphConfiguration

这里先介绍一下Configuration,再去介绍FBObjectiveCGraphElement的子类。FBObjectGraphConfiguration内容很少,其主要提供的是过滤的block类型FBGraphEdgeFilterBlock和过滤器的初始化方法:

    - (instancetype)initWithFilterBlocks:(NSArray<FBGraphEdgeFilterBlock> *)filterBlocks
             shouldInspectTimers:(BOOL)shouldInspectTimers

即传入一个过滤block的数组,该数组会被FBObjectiveCGraphElement对象类型在调用filterObjects的时候一次调用。shouldInspectTimers的作用是是否检查NSTimer。
接下来看看FBGraphEdgeFilterBlock的定义:

typedef FBGraphEdgeType (^FBGraphEdgeFilterBlock)(FBObjectiveCGraphElement *_Nullable fromObject,
                                              FBObjectiveCGraphElement *_Nullable toObject);

传入fromObject(传入的对象)和toObject(被持有的对象),根据自己需求对对象进行处理。添加到数组后进行初始化。这里可以举个例子,过滤掉所有以UINavi开头的对象:

FBGraphEdgeFilterBlock filterBlock = ^(FBObjectiveCGraphElement *_Nullable fromObject,
                                           FBObjectiveCGraphElement *_Nullable toObject){
        if (![[fromObject classNameOrNull] hasPrefix:@"UINavi"]) {
            return FBGraphEdgeValid;
        }
        return FBGraphEdgeInvalid;
    };
FBObjectGraphConfiguration *configuration = [[FBObjectGraphConfiguration alloc]
                                                 initWithFilterBlocks:@[filterBlock]
                                                 shouldInspectTimers:NO];
FBRetainCycleDetector *detector = [[FBRetainCycleDetector alloc] initWithConfiguration:configuration];

这就是一个包含configuration的初始化过程。

FBObjectiveCGraphElement相关子类

上面已经说了,FBObjectiveCGraphElement只提供了对associate object的持有查找。因此其它对象的持有查找是通过子类实现的,主要包含:FBObjectiveCBlock,FBObjectiveCObject,FBObjectiveCNSCFTimer

FBObjectiveCBlock实现

主要的实现内容是:重写父类方法allRetainedObjects,当然也是有调用[super allRetainedObjects]。接下来就是对于block的识别和获取引用关系。最后再封装为FBObjectiveCBlock对象类型。

  • block识别方法的一些细节:
    用到FBBlockStrongLayout.h里面的函数(用C实现)来进行判断是不是block以及获取引用。判断是不是block所用的方法是利用一个空block^{},判断传入的block是不是其子类。当然这里是先转换为Class类型。

  • block内部引用关系获取:
    获取引用关系相对就比较发杂一点,先通过block的size_t大小创建相同大小的数组类型,其对象类型是FBBlockStrongRelationDetector,该对象主要是为了统计block内部内容是否是一个对象,会在release的时候进行标记。接下来对于每一个调用该block的dispose_helper,如若调用了release则证明其是对象,否则就是一些普通数据类型。记录其在block内部的位置关系,返回位置关系数组。再通过数组获取每一个对象。

  • 最后当然也会调用filterObjects过滤掉不需要查找引用循环的对象。

FBObjectiveCObject实现

在重写以及调用父类方法与block是一样的。不同的地方在于对于持有对象的获取。。

  • FBClassStrongLayout里面的函数辅助获取对象,同样利用到了runtime(class_copyIvarList)机制去获取属性列表,并且封装为FBIvarReference类型。如果遇到属性是struct类型还需单独进行处理。
  • FBIvarReference的初始化方法会对不同的Ivar进行分类:FBObjectType,FBBlockType,FBStructType,FBUnknownType.
  • 然后也是会封装成FBObjectiveCObject,在未过滤之前,需要判断该object的类型。因为object的有些类型在进行数据处理的时候会造成崩溃,目前fb处理了一部分,但经过测试还是会发生异常的崩溃现象,不过这个现象主要是对于系统的一些对象类型遍历所造成的。暂时没有发现自己创建的对象在查找retain cycle的时候发生崩溃。
FBObjectiveCNSCFTimer实现

FBObjectiveCNSCFTimer的实现内容比较少,其主要就是通过runloop去获取CFRunLoopTimerGetContext,再对获取到的数据进行处理即可。

<p id="主要的查找类及其辅助类介绍">

主要的查找类及其辅助类介绍(FBRetainCycleDetector)

FBRetainCycleDetector

  • FBRetainCycleDetector主要的功能就是查找retain cycle。使用到的算法思想是深度优先搜索(DFS),因此如果在对象量比较大并且查找深度(默认为8)比较深的情况下,会比较慢。一般情况下是在异步线程执行查找。
  • FBRetainCycleDetector会对通过方法addCandidate所添加的对象都进行DFS,当然查找之前会通过FBObjectGraphConfiguration进行过滤。
    其中查找过程对对象会进一步的封装为FBNodeEnumerator类型,接下来介绍该类型。

FBNodeEnumerator

  • FBNodeEnumerator继承于NSEnumeratorNSEnumerator可以方便的提供nextObject的方法调用,只需在子类中重写该方法即可。
  • FBNodeEnumerator中的nextObject主要的处理是:通过object去获取allRetainedObjects(此方法是FBObjectiveCGraphElement提供获取过滤后的持有对象)。再获取第一个对象进行返回。
  • 至于深搜的一些数据存储,这里就不进行解释。

结论

FBRetainCycleDetector目前处于第一版本,因此会有一些bug,但并不会影响正常的使用。虽然查找算法上面有可能会导致比较大的内存消耗(毕竟如果程序够大的话,深搜也是谈不上效率的)。暂时没有对FBMemoryProfiler进行描述的原因是,FBMemoryProfiler主要还是界面的实现以及与FBAllocationTracker功能的结合。 FBAllocationTracker的功能比较简单,后面会用一篇小文章来进行概述。

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