iOS内存管理方式

iOS内存管理方式
  • Tagged Pointer(小对象)

Tagged Pointer 专门用来存储小的对象,例如 NSNumber 和 NSDate

Tagged Pointer 指针的值不再是地址了,而是真正的值。所以,实际上它不再是一个对象了,它只是一个披着对象皮的普通变量而已。所以,它的内存并不存储在堆中,也不需要 malloc 和 free

在内存读取上有着 3 倍的效率,创建时比以前快 106 倍

objc_msgSend 能识别 Tagged Pointer,比如 NSNumber 的 intValue 方法,直接从指针提取数据

使用 Tagged Pointer 后,指针内存储的数据变成了 Tag + Data,也就是将数据直接存储在了指针中

  • NONPOINTER_ISA (指针中存放与该对象内存相关的信息) 苹果将 isa 设计成了联合体,在 isa 中存储了与该对象相关的一些内存的信息,原因也如上面所说,并不需要 64 个二进制位全部都用来存储指针。

isa 的结构:

// x86_64 架构
struct {
    uintptr_t nonpointer        : 1;  // 0:普通指针,1:优化过,使用位域存储更多信息
    uintptr_t has_assoc         : 1;  // 对象是否含有或曾经含有关联引用
    uintptr_t has_cxx_dtor      : 1;  // 表示是否有C++析构函数或OC的dealloc
    uintptr_t shiftcls          : 44; // 存放着 Class、Meta-Class 对象的内存地址信息
    uintptr_t magic             : 6;  // 用于在调试时分辨对象是否未完成初始化
    uintptr_t weakly_referenced : 1;  // 是否被弱引用指向
    uintptr_t deallocating      : 1;  // 对象是否正在释放
    uintptr_t has_sidetable_rc  : 1;  // 是否需要使用 sidetable 来存储引用计数
    uintptr_t extra_rc          : 8;  // 引用计数能够用 8 个二进制位存储时,直接存储在这里
};

// arm64 架构
struct {
    uintptr_t nonpointer        : 1;  // 0:普通指针,1:优化过,使用位域存储更多信息
    uintptr_t has_assoc         : 1;  // 对象是否含有或曾经含有关联引用
    uintptr_t has_cxx_dtor      : 1;  // 表示是否有C++析构函数或OC的dealloc
    uintptr_t shiftcls          : 33; // 存放着 Class、Meta-Class 对象的内存地址信息
    uintptr_t magic             : 6;  // 用于在调试时分辨对象是否未完成初始化
    uintptr_t weakly_referenced : 1;  // 是否被弱引用指向
    uintptr_t deallocating      : 1;  // 对象是否正在释放
    uintptr_t has_sidetable_rc  : 1;  // 是否需要使用 sidetable 来存储引用计数
    uintptr_t extra_rc          : 19;  // 引用计数能够用 19 个二进制位存储时,直接存储在这里
};

这里的 has_sidetable_rc 和 extra_rc,has_sidetable_rc 表明该指针是否引用了 sidetable 散列表,之所以有这个选项,是因为少量的引用计数是不会直接存放在 SideTables 表中的,对象的引用计数会先存放在 extra_rc 中,当其被存满时,才会存入相应的 SideTables 散列表中,SideTables 中有很多张 SideTable,每个 SideTable 也都是一个散列表,而引用计数表就包含在 SideTable 之中。

  • 散列表(引用计数表、弱引用表)

引用计数要么存放在 isa 的 extra_rc 中,要么存放在引用计数表中,而引用计数表包含在一个叫 SideTable 的结构中,它是一个散列表,也就是哈希表。而 SideTable 又包含在一个全局的 StripeMap 的哈希映射表中,这个表的名字叫 SideTables。

当一个对象访问 SideTables 时:
  • 首先会取得对象的地址,将地址进行哈希运算,与 SideTables 中 SideTable 的个数取余,最后得到的结果就是该对象所要访问的 SideTable

  • 在取得的 SideTable 中的 RefcountMap 表中再进行一次哈希查找,找到该对象在引用计数表中对应的位置

  • 如果该位置存在对应的引用计数,则对其进行操作,如果没有对应的引用计数,则创建一个对应的 size_t 对象,其实就是一个 uint 类型的无符号整型

  • 弱引用表也是一张哈希表的结构,其内部包含了每个对象对应的弱引用表 weak_entry_t,而 weak_entry_t 是一个结构体数组,其中包含的则是每一个对象弱引用的对象所对应的弱引用指针。

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