AutoReleasePool 自動(dòng)釋放池

AutoReleasePool是OC的一種內(nèi)存自動(dòng)回收機(jī)制，它可以將加入AutoReleasePool中變量的release時(shí)機(jī) --- 延遲。
當(dāng)我們創(chuàng)建一個(gè)對(duì)象的時(shí)候，正常情況下，變量會(huì)在超出其作用域的時(shí)候立即release。如果將對(duì)象加入到自動(dòng)釋放池中，這個(gè)對(duì)象不會(huì)立即釋放，而是等到runloop休眠 或者 超出autoreleasepool作用域{}之后才會(huì)被釋放。

自動(dòng)釋放池

• 1、從程序啟動(dòng)到加載完成，主線程對(duì)應(yīng)的RunLoop會(huì)處于休眠狀態(tài)，等待用戶交互來喚醒RunLoop。
• 2、用戶的每一次交互都會(huì)啟動(dòng)一次RunLoop，用于處理用戶的所有點(diǎn)擊，觸摸事件等。
• 3、RunLoop在監(jiān)聽到交互事件之后，就會(huì)創(chuàng)建自動(dòng)釋放池，并將所有延遲釋放的對(duì)象添加到自動(dòng)釋放池。
• 4、在一次完整的RunLoop結(jié)束之前，會(huì)向自動(dòng)釋放池中所有的對(duì)象發(fā)送release消息，然后自動(dòng)釋放池。

在大致了解自動(dòng)釋放池的工作流程之后，我們一起來探索一下自動(dòng)釋放池。
在日常的開發(fā)中，我們見到的最多的自動(dòng)釋放池就是main函數(shù)里面的自動(dòng)釋放池。

int main(int argc, char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        return UIApplicationMain(argc, argv, nil, NSStringFromClass([AppDelegate class]));
    }
}
*******
在這個(gè)@autoreleasepool Block 中，只包含了一行代碼，這行代碼將所有的事件、消息全部交給了`UIApplication`來處理。
?????? 注意：整個(gè) iOS 的應(yīng)用都是包含在一個(gè)自動(dòng)釋放池 Block 中的。

下面我們?yōu)榱藴p少干擾代碼，將自動(dòng)釋放池中的代碼刪除，只保留自動(dòng)釋放池。然后將main.m文件轉(zhuǎn)cpp來探索一下，就像我們探索Block一樣（Block 底層原理（一）
）

int main(int argc, char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
    }
}

**************
$ clang -rewrite-objc main.m

在main.cpp文件中我們可以看到：

struct __AtAutoreleasePool {
    ///構(gòu)造函數(shù)
  __AtAutoreleasePool() {atautoreleasepoolobj = objc_autoreleasePoolPush();}
    ///析構(gòu)函數(shù)
  ~__AtAutoreleasePool() {objc_autoreleasePoolPop(atautoreleasepoolobj);}
  void * atautoreleasepoolobj;
};

#define __OFFSETOFIVAR__(TYPE, MEMBER) ((long long) &((TYPE *)0)->MEMBER)

int main(int argc, char * argv[]) {
    /* @autoreleasepool */ { __AtAutoreleasePool __autoreleasepool; 
    }
}

我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，main.m里面的@autoreleasepool {}變成了__AtAutoreleasePool __autoreleasepool。而__AtAutoreleasePool又是一個(gè)結(jié)構(gòu)體；所以自動(dòng)釋放池是一個(gè)。
仔細(xì)觀察__AtAutoreleasePool這個(gè)結(jié)構(gòu)體，會(huì)發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)體兩個(gè)函數(shù)：
1、構(gòu)造函數(shù) objc_autoreleasePoolPush() ，會(huì)在結(jié)構(gòu)體初始化的時(shí)候調(diào)用；
2、析構(gòu)函數(shù) objc_autoreleasePoolPop()，還在結(jié)構(gòu)體析構(gòu)的時(shí)候調(diào)用（也就是說在出了作用域后，會(huì)自動(dòng)調(diào)用析構(gòu)）。
看到兩個(gè)函數(shù)，不知道大家有什么想法，給我的感覺就是，這個(gè)一定跟有關(guān)，大家仔細(xì)品一品這兩個(gè)函數(shù)名。

到這里，我們好像已經(jīng)將自動(dòng)釋放池的面紗揭開了一點(diǎn)點(diǎn)，下面我們順著這個(gè)思路繼續(xù)探索。

源碼探索

上面我們看到了連個(gè)函數(shù)，我們?cè)谠创a中找這個(gè)連個(gè)函數(shù)是下面的樣子：

void *objc_autoreleasePoolPush(void)
{
    return AutoreleasePoolPage::push();
}

void objc_autoreleasePoolPop(void *ctxt)
{
    AutoreleasePoolPage::pop(ctxt);
}

我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，兩個(gè)函數(shù)中，都用到了AutoreleasePoolPage，這兩個(gè)函數(shù)就是對(duì)AutoreleasePoolPage對(duì)應(yīng)的靜態(tài)方法push&pop的封裝。
那么我們就再去尋找一下AutoreleasePoolPage。

class AutoreleasePoolPage : private AutoreleasePoolPageData
{.......}
///繼續(xù)跟進(jìn)
????
class AutoreleasePoolPage;
struct AutoreleasePoolPageData
{
    magic_t const magic;
    __unsafe_unretained id *next;
    pthread_t const thread;
    AutoreleasePoolPage * const parent;
    AutoreleasePoolPage *child;
    uint32_t const depth;
    uint32_t hiwat;

    AutoreleasePoolPageData(__unsafe_unretained id* _next, pthread_t _thread, AutoreleasePoolPage* _parent, uint32_t _depth, uint32_t _hiwat)
        : magic(), next(_next), thread(_thread),
          parent(_parent), child(nil),
          depth(_depth), hiwat(_hiwat)
    {
    }
};

• magic 用來校驗(yàn) AutoreleasePoolPage 的結(jié)構(gòu)是否完整；
• next 指向最新添加的autoreleased對(duì)象的下一個(gè)位置，初始化時(shí)指向begin()；
• thread 指向當(dāng)前線程；
• parent 指向父結(jié)點(diǎn)，第一個(gè)結(jié)點(diǎn)的parent值為nil;
• child 指向子結(jié)點(diǎn)，最后一個(gè)結(jié)點(diǎn)的child值為nil;
• depth 代表深度，從 0 開始，往后遞增 1；
• hiwat 代表 high water mark 最大入棧數(shù)量標(biāo)記。（這個(gè)地方驗(yàn)證上面的猜想，自動(dòng)釋放池一定跟棧有關(guān)。）

每一個(gè)自動(dòng)釋放池都是由一系列AutoreleasePoolPage組成的，并且每一個(gè)AutoreleasePoolPage的大小都是4096字節(jié)（16進(jìn)制0x1000）

#define I386_PGBYTES            4096            /* bytes per 80386 page */
#define PAGE_SIZE               I386_PGBYTES

• 雙向鏈表
  自動(dòng)釋放池中的AutoreleasePoolPage是以雙向鏈表的形式連接起來的，這一點(diǎn)我們通過AutoreleasePoolPage里面的參數(shù)parent & child就可以知道。
  
  • AutoreleasePoolPageData結(jié)構(gòu)體的內(nèi)存大小為56字節(jié)：
    • 屬性magic的類型是magic_t結(jié)構(gòu)體，所占內(nèi)存大小為m[4] --- 4*4 = 16字節(jié)；
    • 屬性next(指針)、thread(對(duì)象)、parent(對(duì)象)、child(對(duì)象)均占8字節(jié)，所以8*4 = 32字節(jié)；
    • 屬性depth、hiwat類型為uint32_t，實(shí)際類型為unsigned int類型，均占4字節(jié)，所以4*2 = 8字節(jié)。

自動(dòng)釋放池中的棧

• POOL_BOUNDARY(哨兵對(duì)象)
  在我們接著源碼分析之前，先來了解一個(gè)感念：POOL_BOUNDARY(哨兵對(duì)象)
哨兵對(duì)象只是nil的別名：

#   define POOL_BOUNDARY nil

在每個(gè)自動(dòng)釋放池初始化調(diào)用objc_autoreleasePoolPush的時(shí)候，都會(huì)把一個(gè)POOL_BOUNDARY Push到自動(dòng)釋放池的棧頂，并且返回這個(gè)POOL_BOUNDARY(哨兵對(duì)象)。
而當(dāng)方法objc_autoreleasePoolPop被調(diào)用的時(shí)候，就會(huì)像自動(dòng)釋放池中的對(duì)象發(fā)送release消息，直到第一個(gè)POOL_BOUNDARY。

objc_autoreleasePoolPush

通過上面的分析，我們已經(jīng)直到objc_autoreleasePoolPush實(shí)際調(diào)用的就是push方法，那么我們就進(jìn)入push方法里面去一探究竟。

static inline void *push() 
    {
        id *dest;
        ///判斷是否有pool
        if (slowpath(DebugPoolAllocation)) {
            // Each autorelease pool starts on a new pool page.
            dest = autoreleaseNewPage(POOL_BOUNDARY);
        } else {
            // 壓棧一個(gè)POOL_BOUNDARY，哨兵壓棧
            dest = autoreleaseFast(POOL_BOUNDARY);
        }
        ASSERT(dest == EMPTY_POOL_PLACEHOLDER || *dest == POOL_BOUNDARY);
        return dest;
    }

• autoreleaseFast

static inline id *autoreleaseFast(id obj)
    {
        AutoreleasePoolPage *page = hotPage();
        if (page && !page->full()) {
            return page->add(obj);
        } else if (page) {
            return autoreleaseFullPage(obj, page);
        } else {
            return autoreleaseNoPage(obj);
        }
    }

上面分成了三種不同的情況：

• 1：有hotPage，并且當(dāng)前page不滿
  • 調(diào)用page->add(obj)方法，將對(duì)象添加至AutoreleasePoolPage的棧中。
• 2：有hotPage并且page已滿
  • 調(diào)用autoreleaseFullOPage初始化一個(gè)新的頁(yè)；
  • 調(diào)用page->add(obj)方法，將對(duì)象添加至AutoreleasePoolPage的棧中（這個(gè)在autoreleaseFullOPage函數(shù)里面有）。
• 3：無hotPage
  • 調(diào)用autoreleaseNoPage創(chuàng)建一個(gè)hotPage；
  • 調(diào)用page->add(obj)方法，將對(duì)象添加到AutoreleasePoolPage的棧中。

通過上面可以看到，最后都會(huì)調(diào)用page->add(obj)方法，將對(duì)象添加到自動(dòng)釋放池中。hotPage可以理解為當(dāng)前正在使用的AutoreleasePoolPage。

• page->add(obj)

id *add(id obj)
    {
        ASSERT(!full());
        unprotect();
        id *ret = next;  // faster than `return next-1` because of aliasing
        *next++ = obj;
        protect();
        return ret;
    }

這個(gè)方法其實(shí)就是一個(gè)壓棧的操作，將對(duì)象加入AutoreleasePoolPage，飯后移動(dòng)棧頂指針。

• autoreleaseFullOPage(當(dāng)前的hotPage已滿)

static __attribute__((noinline))
id *autoreleaseFullPage(id obj, AutoreleasePoolPage *page)
    {
        // The hot page is full. 
        // Step to the next non-full page, adding a new page if necessary.
        // Then add the object to that page.
        ASSERT(page == hotPage());
        ASSERT(page->full()  ||  DebugPoolAllocation);

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

        setHotPage(page);
        return page->add(obj);
    }

它會(huì)從傳入的page開始遍歷整個(gè)雙向鏈表，直到
1：查找到一個(gè)未滿的AutoreleasePoolPage。
2：使用構(gòu)造器傳入parent創(chuàng)建一個(gè)新的AutoreleasePoolPage
在查找到一個(gè)可以使用的AutoreleasePoolPage之后，會(huì)將該頁(yè)面標(biāo)記成houPage，然后調(diào)用page->add(obj)方法，添加對(duì)象。

• autoreleaseNoPage(沒有hotPage)
  如果當(dāng)前內(nèi)存中不存在hotPage的時(shí)候，就會(huì)調(diào)用autoreleaseNoPage方法初始化一個(gè)AutoreleasePoolPage

id *autoreleaseNoPage(id obj)
    {
        // "No page" could mean no pool has been pushed
        // or an empty placeholder pool has been pushed and has no contents yet
        ASSERT(!hotPage());

        bool pushExtraBoundary = false;
        if (haveEmptyPoolPlaceholder()) {
            // We are pushing a second pool over the empty placeholder pool
            // or pushing the first object into the empty placeholder pool.
            // Before doing that, push a pool boundary on behalf of the pool 
            // that is currently represented by the empty placeholder.
            pushExtraBoundary = true;
        }
        else if (obj != POOL_BOUNDARY  &&  DebugMissingPools) {
            // We are pushing an object with no pool in place, 
            // and no-pool debugging was requested by environment.
            _objc_inform("MISSING POOLS: (%p) Object %p of class %s "
                         "autoreleased with no pool in place - "
                         "just leaking - break on "
                         "objc_autoreleaseNoPool() to debug", 
                         objc_thread_self(), (void*)obj, object_getClassName(obj));
            objc_autoreleaseNoPool(obj);
            return nil;
        }
        else if (obj == POOL_BOUNDARY  &&  !DebugPoolAllocation) {
            // We are pushing a pool with no pool in place,
            // and alloc-per-pool debugging was not requested.
            // Install and return the empty pool placeholder.
            return setEmptyPoolPlaceholder();
        }

        // We are pushing an object or a non-placeholder'd pool.

        // Install the first page.
        AutoreleasePoolPage *page = new AutoreleasePoolPage(nil);
        setHotPage(page);
        
        // Push a boundary on behalf of the previously-placeholder'd pool.
        if (pushExtraBoundary) {
            page->add(POOL_BOUNDARY);
        }
        
        // Push the requested object or pool.
        return page->add(obj);
    }

由于是從新構(gòu)建的自動(dòng)釋放池的雙向鏈表，所以新的AutoreleasePoolPage沒有parent指針。
初始化之后，將當(dāng)前頁(yè)標(biāo)記為hotPage，然后先向這個(gè)page中添加一個(gè)POOL_BOUNDARY(哨兵對(duì)象)，確保在pop的時(shí)候不會(huì)報(bào)錯(cuò)。
最后依然是page->add(obj)，將對(duì)象添加到自動(dòng)釋放池。

objc_autoreleasePoolPop

void objc_autoreleasePoolPop(void *ctxt)
{
    AutoreleasePoolPage::pop(ctxt);
}

可以看到objc_autoreleasePoolPop方法的調(diào)用，是有一個(gè)參數(shù)傳遞進(jìn)來的。那么這個(gè)參數(shù)是什么呢？不知道大家還記不記得我們上面clang出來的main.cpp文件。我們?cè)賮砜匆幌吕锩娴拇a：

struct __AtAutoreleasePool {
    ///構(gòu)造函數(shù)
  __AtAutoreleasePool() {atautoreleasepoolobj = objc_autoreleasePoolPush();}
    ///析構(gòu)函數(shù)
  ~__AtAutoreleasePool() {objc_autoreleasePoolPop(atautoreleasepoolobj);}
  void * atautoreleasepoolobj;
};

大家發(fā)現(xiàn)沒有，傳入的參數(shù)就是push壓棧后返回的哨兵對(duì)象atautoreleasepoolobj。
通過上面我們已經(jīng)知道，objc_autoreleasePoolPop最終調(diào)用的是pop方法，那么我們就來看一下pop方法：

static inline void
    pop(void *token)
    {
        AutoreleasePoolPage *page;
        id *stop;
        // 判斷token是否是空占位符
        if (token == (void*)EMPTY_POOL_PLACEHOLDER) {
            // Popping the top-level placeholder pool.
            // 獲取當(dāng)前頁(yè)
            page = hotPage();
            if (!page) {
                // Pool was never used. Clear the placeholder.
                // 如果當(dāng)前頁(yè)不存在，則清楚空占位符
                return setHotPage(nil);
            }
            // Pool was used. Pop its contents normally.
            // Pool pages remain allocated for re-use as usual.
            // 如果當(dāng)前頁(yè)存在，則將當(dāng)前頁(yè)設(shè)置為coldPage，token設(shè)置為coldPage的開始位置
            page = coldPage();
            token = page->begin();
        } else {
            // 獲取token所在的頁(yè)
            page = pageForPointer(token);
        }

        stop = (id *)token;
        // 判斷最后一個(gè)位置，是否是哨兵
        if (*stop != POOL_BOUNDARY) {
            // 進(jìn)入 if 說明最后一個(gè)位置不是哨兵，也就是說最后一個(gè)位置是一個(gè)對(duì)象
            
            
            if (stop == page->begin()  &&  !page->parent) {
                // 如果是第一個(gè)位置，并且沒有父結(jié)點(diǎn)，什么也不做
                // Start of coldest page may correctly not be POOL_BOUNDARY:
                // 1. top-level pool is popped, leaving the cold page in place
                // 2. an object is autoreleased with no pool
            } else {
                // 出現(xiàn)混亂
                // Error. For bincompat purposes this is not 
                // fatal in executables built with old SDKs.
                return badPop(token);
            }
        }

        if (slowpath(PrintPoolHiwat || DebugPoolAllocation || DebugMissingPools)) {
            return popPageDebug(token, page, stop);
        }

        // 出棧頁(yè)
        return popPage<false>(token, page, stop);
    }

• 我們?cè)?code>pop方法中看到，正常情況下，最后出棧調(diào)用的是popPage方法；那么我們?cè)賮碜粉?code>popPage方法。

template<bool allowDebug>
    static void
    popPage(void *token, AutoreleasePoolPage *page, id *stop)
    {
        if (allowDebug && PrintPoolHiwat) printHiwat();

        // 出棧當(dāng)前操作頁(yè)面對(duì)象
        page->releaseUntil(stop);

        // memory: delete empty children
        // 刪除空子項(xiàng)
        if (allowDebug && DebugPoolAllocation  &&  page->empty()) {
            // special case: delete everything during page-per-pool debugging
            // 特殊情況：debug期間，刪除所有的池
            
            // 獲取當(dāng)前頁(yè)的父結(jié)點(diǎn)
            AutoreleasePoolPage *parent = page->parent;
            // 將當(dāng)前頁(yè)kill
            page->kill();
            // 設(shè)置操作頁(yè)為父結(jié)點(diǎn)頁(yè)
            setHotPage(parent);
        } else if (allowDebug && DebugMissingPools  &&  page->empty()  &&  !page->parent) {
            // special case: delete everything for pop(top)
            // when debugging missing autorelease pools
            page->kill();
            setHotPage(nil);
        } else if (page->child) {
            // hysteresis: keep one empty child if page is more than half full
            if (page->lessThanHalfFull()) {
                page->child->kill();
            }
            else if (page->child->child) {
                page->child->child->kill();
            }
        }
    }

可以看到popPage中，會(huì)通過releaseUntil出棧當(dāng)前頁(yè)stop位置之前的所有對(duì)象，即向棧中的對(duì)象發(fā)送release消息，直到遇到傳入的哨兵對(duì)象。還有就是kill掉child頁(yè)，這一步操作可能有什么其他的考慮，暫時(shí)不是很清楚。但是既然是出棧，那重點(diǎn)就是releaseUntil；延續(xù)我們之前的思路，繼續(xù)追蹤releaseUntil：

    // 釋放 stop 位置之前的所有對(duì)象
    void releaseUntil(id *stop) 
    {
        // Not recursive: we don't want to blow out the stack 
        // if a thread accumulates a stupendous amount of garbage
        // 判斷下一個(gè)對(duì)象是否是stop，如果不是繼續(xù)循環(huán)
        while (this->next != stop) {
            // Restart from hotPage() every time, in case -release 
            // autoreleased more objects
            // 獲取當(dāng)前操作頁(yè)，即hot頁(yè)
            AutoreleasePoolPage *page = hotPage();

            // fixme I think this `while` can be `if`, but I can't prove it
            // 如果當(dāng)前頁(yè)為空
            while (page->empty()) {
                // 將page的父結(jié)點(diǎn)頁(yè)賦值個(gè)page
                page = page->parent;
                // 設(shè)置當(dāng)前頁(yè)為父結(jié)點(diǎn)頁(yè)
                setHotPage(page);
            }

            page->unprotect();
            // page->next減減，出棧
            id obj = *--page->next;
            // 將page->next位置的索引，設(shè)置為SCRIBBLE，表示已經(jīng)被釋放
            memset((void*)page->next, SCRIBBLE, sizeof(*page->next));
            page->protect();

            if (obj != POOL_BOUNDARY) {
                // 對(duì)象不是哨兵，就釋放對(duì)象
                objc_release(obj);
            }
        }

        setHotPage(this);

#if DEBUG
        // we expect any children to be completely empty
        for (AutoreleasePoolPage *page = child; page; page = page->child) {
            ASSERT(page->empty());
        }
#endif
    }

通過源碼我們開看到，raleaseUntil主要是通過循環(huán)遍歷，判斷當(dāng)前對(duì)象是否是stop，其目的是釋放stop之前的所有對(duì)象。
i：首先通過page的next獲得對(duì)象，對(duì)next進(jìn)行減減操作，并且對(duì)索引進(jìn)行更改；
ii：判斷獲得的對(duì)象是否為哨兵對(duì)象，如果不是，就釋放對(duì)象。

• 在上面我們還提到了kill，同過字面意思也能理解這個(gè)方法是做什么的。
  它會(huì)將當(dāng)前頁(yè)面以及子頁(yè)面全部銷毀。
  不過我們還是再來看一期其內(nèi)部實(shí)現(xiàn)：

    void kill() 
    {
        // Not recursive: we don't want to blow out the stack 
        // if a thread accumulates a stupendous amount of garbage
        AutoreleasePoolPage *page = this;
        // 一直循環(huán)到最后一頁(yè)
        while (page->child) page = page->child;

        AutoreleasePoolPage *deathptr;
        do {
            deathptr = page;
            page = page->parent;
            if (page) {
                page->unprotect();
                page->child = nil;
                page->protect();
            }
            delete deathptr;
        } while (deathptr != this);
    }

探索了這么多，我們對(duì)于自動(dòng)釋放池的本質(zhì)、壓棧、出棧都有了一定的了解。但是還有一個(gè)知識(shí)點(diǎn)我們還沒探索到，那就是autorelease。

autorelease

• 如果不是對(duì)象，或者是小對(duì)象，直接返回；
• 如果是對(duì)象，則調(diào)用對(duì)象的autorelease方法，進(jìn)行釋放。

__attribute__((aligned(16), flatten, noinline))
id
objc_autorelease(id obj)
{
    if (!obj) return obj;
    if (obj->isTaggedPointer()) return obj;
    return obj->autorelease();
}

跟進(jìn)對(duì)象的autorelease方法：

// objc_object::autorelease()inline id 
objc_object::autorelease()
{
    // 判斷是否是 `Tagged Pointer`,這個(gè)函數(shù)并不希望處理的對(duì)象是`Tagged Pointer`
    ASSERT(!isTaggedPointer());
    // 通過 `hasCustomRR`,檢查 類(包括其父類)中是否含有默認(rèn)的方法
    if (fastpath(!ISA()->hasCustomRR())) {
        // 如果沒有，調(diào)用`rootAutorelease`函數(shù)
        return rootAutorelease();
    }
    // 如果有，則調(diào)用自定義方法
    return ((id(*)(objc_object *, SEL))objc_msgSend)(this, @selector(autorelease));
}
??????
// objc_object::rootAutorelease()
inline id 
objc_object::rootAutorelease()
{
    // 如果是小對(duì)象，直接返回
    if (isTaggedPointer()) return (id)this;
    if (prepareOptimizedReturn(ReturnAtPlus1)) return (id)this;

    return rootAutorelease2();
}
??????
// objc_object::rootAutorelease2()
__attribute__((noinline,used))
id 
objc_object::rootAutorelease2()
{
    ASSERT(!isTaggedPointer());
    return AutoreleasePoolPage::autorelease((id)this);
}
??????
// AutoreleasePoolPage::autorelease((id)this)
static inline id autorelease(id obj)
    {
        ASSERT(obj);
        ASSERT(!obj->isTaggedPointer());
        // 壓棧操作
        id *dest __unused = autoreleaseFast(obj);
        ASSERT(!dest  ||  dest == EMPTY_POOL_PLACEHOLDER  ||  *dest == obj);
        return obj;
    }
??????
// AutoreleasePoolPage::autoreleaseFast((id)this)
static inline id *autoreleaseFast(id obj)
    {
        AutoreleasePoolPage *page = hotPage();
        if (page && !page->full()) {
            return page->add(obj);
        } else if (page) {
            return autoreleaseFullPage(obj, page);
        } else {
            return autoreleaseNoPage(obj);
        }
    }

所以autorelease的函數(shù)調(diào)用棧是這個(gè)樣子的：

自動(dòng)釋放池出棧流程圖：

總結(jié)：
1、自動(dòng)釋放池是由AutoreleasePoolPage以雙向鏈表的形式實(shí)現(xiàn)的。
2、當(dāng)對(duì)象調(diào)用autorelease方法的時(shí)候，會(huì)將對(duì)象加入AutoreleasePoolPage的棧中
3、調(diào)用AutoreleasePoolPage::pop方法會(huì)向棧中的對(duì)象發(fā)送release消息。也就是我們所說的出棧，主要通過page-next的遞減操作來完成，當(dāng)出棧對(duì)象不是哨兵的時(shí)候，釋放對(duì)象。

• Tips
  • assert斷言
    我們?cè)谠创a中發(fā)現(xiàn)有大量的斷言使用，比如：ASSERT(!hotPage());
    在源碼中，我們看到它是一個(gè)宏，我們跟進(jìn)去看看這個(gè)宏是什么樣的：

// An assert that's disabled for release builds but still ensures the expression compiles.
#ifdef NDEBUG
#define ASSERT(x) (void)sizeof(!(x))
#else
#define ASSERT(x) assert(x)
#endif

*****************
我們看到官方注釋的很清楚，這個(gè)斷言不能用于發(fā)布模式。

assert的作用是：校驗(yàn)傳入的參數(shù)是否為真；如果為假，則向stderr打印一條出錯(cuò)信息，然后通過abort來終止應(yīng)用程序。
assert的缺點(diǎn)是：頻繁的調(diào)用會(huì)極大的影響程序的性能，增加額外的開銷。

用法和注意事項(xiàng)：
1、在函數(shù)開始處，檢驗(yàn)傳入?yún)?shù)的合法性

int resetBufferSize(int newSize) {
 assert(newSize >= 0);
 assert(newSize <= MaxSize);
}

2、每個(gè)assert只校驗(yàn)一個(gè)條件，因?yàn)橥瑫r(shí)校驗(yàn)多個(gè)條件時(shí)，如果斷言失敗，無法直觀的判斷是哪個(gè)條件失敗。

// 錯(cuò)誤示范
assert(a > 0 && b > 0);
// 正確示范
assert(a>0);
assert(b>0);

3、不能使用改變環(huán)境的語句。

// 錯(cuò)誤示范 如果在執(zhí)行之前 `i==100` , 那么這條語句就不會(huì)執(zhí)行，那么`i++`這條命令就沒有執(zhí)行。
assert(i++ < 100);
// 正確示范
assert(i < 100);
i++;

4、assert和后面的語句應(yīng)空一行，以形成邏輯個(gè)視覺上的一致感。

• Tagged Pointer
Tagged Pointer是一個(gè)特別的指針，它分為兩個(gè)部分：
  i：一部分直接保存數(shù)據(jù)；
  ii：一部分作為特殊標(biāo)記，表示這個(gè)是一個(gè)特別的指針，不指向任何一個(gè)地方。
  因此Tagged Pointer也被叫做偽指針
  • Tagged Pointer被設(shè)計(jì)的目的是用來存儲(chǔ)較小的對(duì)象，例如NSNumber、NSDate、NSString等等。
  • Tagged Pointer的值不再表示地址，而是真正的值。
  • Tagged Pointer在內(nèi)存讀取上有這3倍的效率，創(chuàng)建的時(shí)候比以前快106倍。

常見面試題

• 面試題1：臨時(shí)變量什么時(shí)候釋放？

  • 如果在正常情況下，一般是超出作用域就會(huì)立即釋放。
  • 如果將臨時(shí)變量加入了自動(dòng)釋放池，會(huì)延遲釋放，即在RunLoop休眠或AutoreleasePool作用域之后釋放。

• 面試題2：AutoreleasePool原理

  • 自動(dòng)釋放池的本質(zhì)是一個(gè)AutoreleasePoolPage結(jié)構(gòu)體對(duì)象，是一個(gè)棧結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)的頁(yè)，每一個(gè)AutoreleasePoolPage都是以雙向鏈表的形式連接的。
  • 自動(dòng)釋放池的壓棧和出棧主要是通過結(jié)構(gòu)體的構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)調(diào)用底層的objc_autoreleasePoolPush和objc_autoreleasePoolPop，進(jìn)而調(diào)用AutoreleasePoolPage的push和pop兩個(gè)方法。
  • 每次調(diào)用push操作，其實(shí)就是創(chuàng)建一個(gè)新的AutoreleasePoolPage，而AutoreleasePoolPage的具體操作就是插入一個(gè)POOL_BOUNDARY(哨兵對(duì)象)，并返回插入POOL_BOUNDARY的內(nèi)存地址。而push內(nèi)部調(diào)用autoreleaseFast方法處理，主要有以下三種情況：
    • 當(dāng)page存在，且不滿的時(shí)候，調(diào)用add方法將對(duì)象添加至page的next指針處，并將next遞增。
    • 當(dāng)page存在，且已滿的時(shí)候，調(diào)用autoreleaseFullPage初始化一個(gè)新的page，然后調(diào)用add方法將對(duì)象添加至page棧中。
    • 當(dāng)page不存在的時(shí)候，調(diào)用autoreleaseNoPage創(chuàng)建一個(gè)hotPage，然后調(diào)用add方法，將對(duì)象添加到page棧中。

• 當(dāng)執(zhí)行pop操作的時(shí)候，會(huì)傳入一個(gè)值，這個(gè)值就是push操作的返回值，即POOL_BOUNDARY的內(nèi)存地址token。所以pop內(nèi)部的實(shí)現(xiàn)就是根據(jù)token找到哨兵對(duì)象所處的page(頁(yè))，然后使用objc_release釋放token之前的所有對(duì)象，并把next指針指向正確的位置。

• 面試題3：AutoreleasePool能否嵌套使用？

  • 可以嵌套使用，其目的是控制應(yīng)用程序的內(nèi)存峰值，使其不要太高。
  • 可以嵌套使用的原因是因?yàn)椋鹤詣?dòng)釋放池是以棧為結(jié)點(diǎn)，通過雙向鏈表的形式連接的，且是和線程一一對(duì)應(yīng)的。
  • 自動(dòng)釋放池的多層嵌套其實(shí)就是不停的push哨兵對(duì)象，在pop時(shí)，會(huì)先釋放里面的，再釋放外面的。

• 面試題4：哪些對(duì)象可以加入AutoreleasePool？alloc創(chuàng)建的可以嗎？

  • 使用new / alloc / copy關(guān)鍵字生成的對(duì)象 和 retain了的對(duì)象需要手動(dòng)釋放，不會(huì)被添加到自動(dòng)釋放池中。
  • 設(shè)置為autorelease的對(duì)象不需要手動(dòng)釋放，會(huì)直接進(jìn)入自動(dòng)釋放池。
  • 所有autorelease的對(duì)象，在出了作用域之后，會(huì)被自動(dòng)添加到最新創(chuàng)建的自動(dòng)釋放池之中。

• 面試題5：AutoreleasePool的釋放時(shí)機(jī)是什么時(shí)候？

  • APP啟動(dòng)之后，系統(tǒng)在主線程RunLoop里面注冊(cè)了兩個(gè)Observer，其回調(diào)都是_wrapRunLoopWithAutoreleasePoolHander()。
  • 第一個(gè)Observer監(jiān)聽的事件是Entry(即將進(jìn)入RunLoop)，其回調(diào)內(nèi)會(huì)調(diào)用_objc_autoreleasePoolPush()創(chuàng)建自動(dòng)釋放池。其order是-2147183647(優(yōu)先級(jí)最高)，保證創(chuàng)建自動(dòng)釋放池發(fā)生在其他所有回調(diào)之前。
  • 第二個(gè)Observer監(jiān)聽兩個(gè)事件：
    1、BeforWaiting(準(zhǔn)備進(jìn)入休眠)，這個(gè)時(shí)候調(diào)用_objc_autoreleasePoolPop() & _objc_autoreleasePoolPush()，釋放舊池并創(chuàng)建新池
    2、Exit(即將推出Loop)，這個(gè)時(shí)候調(diào)用_objc_autoreleasePoolPop()釋放自動(dòng)釋放池。這個(gè)Observer的order是2147483647(優(yōu)先級(jí)最低)，保證其釋放池子的操作發(fā)生在其他所有回調(diào)之后。

• 面試題6：thread 和 AutoreleasePool的關(guān)系

  • 每個(gè)線程(包括主線程在內(nèi))，都維護(hù)了自己的自動(dòng)釋放池堆棧結(jié)構(gòu)。
  • 新的自動(dòng)釋放池在被創(chuàng)建的時(shí)候，會(huì)被添加到棧頂；當(dāng)自動(dòng)釋放池銷毀的時(shí)候，會(huì)從棧中移除。
  • 對(duì)于當(dāng)前線程來說，會(huì)將自動(dòng)釋放池對(duì)象放入自動(dòng)釋放池的棧頂；在線程停止的時(shí)候，會(huì)自動(dòng)釋放掉與該線程關(guān)聯(lián)的所有自動(dòng)釋放池。

每個(gè)線程都有與之關(guān)聯(lián)的自動(dòng)釋放池堆棧結(jié)構(gòu)，新的pool在創(chuàng)建的時(shí)候回被壓棧到棧頂；pool銷毀的時(shí)候，會(huì)被出棧。
對(duì)于當(dāng)前線程來說，釋放對(duì)象唄壓棧到棧頂，線程停止時(shí)，會(huì)自動(dòng)釋放與之關(guān)聯(lián)的自動(dòng)釋放池。

• 面試題7：RunLoop 和 AutoreleasePool的關(guān)系
  • 主程序的RunLoop在每次事件循環(huán)之前，會(huì)自動(dòng)創(chuàng)建一個(gè)autoreleasepool。
  • 在事件循環(huán)結(jié)束的時(shí)候，執(zhí)行drain操作，釋放其中的對(duì)象。

參考資料
AutoReleasePool & NSRunLoop 底層分析
自動(dòng)釋放池的前世今生 ---- 深入解析 autoreleasepool
斷言(assert)的用法
聊聊偽指針 Tagged Pointer