前言
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weak表其實是一個hash（哈希）表，Key是所指對象的地址，Value是weak指針的地址數(shù)組。 -
weak是弱引用，所引用對象的計數(shù)器不會加一，并在引用對象被釋放的時候自動被設置為nil。通常用于解決循環(huán)引用問題。
NSObject *obj = [[NSObject alloc] init];
static __weak id _weakObj = nil;
// weak的三種賦值情況
// （1）變量賦值
_weakObj = obj; // 編譯為：objc_storeWeak(&_weakObj, obj);
// (2) 直接初始化，strong對象賦值
__weak NSObject *obj1 = obj; // 編譯為：objc_initWeak(&obj1, obj);
// (3) 直接初始化，weak對象賦值
__weak NSObject *obj2 = _weakObj; // 編譯為：objc_copyWeak(&obj2, & _weakObj);
// weak的訪問情況，就是調(diào)用 objc_loadWeakRetained(id *location)
NSLog(@"=====%@",_weakObj);
// 編譯為下面代碼
/*
id temp = objc_loadWeakRetained(&weakObj);
NSLog(@"=====%@",temp);
objc_release(temp);
*/
哈希函數(shù)
首先在元素的關(guān)鍵字k和元素的存儲位置p之間建立一個對應關(guān)系f，使得p=f(k)，f稱為哈希函數(shù)。
哈希函數(shù)的構(gòu)造方法:
1． 數(shù)字分析法
2． 平方取中法
3． 分段疊加法
4． 除留余數(shù)法
5． 偽隨機數(shù)法
處理沖突的方法：1、開放定址法 2、再哈希法3、 鏈地址法
- 開放定址法
線性探測再散列
二次探測再散列
偽隨機探測再散列
2、 再哈希法
3、 鏈地址法
weak 實現(xiàn)原理的概括
Runtime維護了一個weak表，用于存儲指向某個對象的所有weak指針。weak表其實是一個hash（哈希）表，Key是所指對象的地址，Value是weak指針的地址（這個地址的值是所指對象指針的地址）數(shù)組。
- 初始化時：runtime會調(diào)用objc_initWeak函數(shù)，初始化指向某個對象位置的新的弱指針。
id
objc_initWeak(id *location, id newObj)
{
// 查看對象實例是否有效
// 無效對象直接導致指針釋放
if (!newObj) {
*location = nil;
return nil;
}
return storeWeak<DontHaveOld, DoHaveNew, DoCrashIfDeallocating>
(location, (objc_object*)newObj);
}
2、添加引用時：objc_initWeak函數(shù)會調(diào)用 storeWeak() 函數(shù)， storeWeak() 的作用是更新指針指向，創(chuàng)建對應的弱引用表。
// HaveOld: true - 變量有值
// false - 需要被及時清理，當前值可能為 nil
// HaveNew: true - 需要被分配的新值，當前值可能為 nil
// false - 不需要分配新值
// CrashIfDeallocating: true - 說明 newObj 已經(jīng)釋放或者 newObj 不支持弱引用，該過程需要暫停
// false - 用 nil 替代存儲
template bool HaveOld, bool HaveNew, bool CrashIfDeallocating>
static id storeWeak(id *location, objc_object *newObj) {
// 該過程用來更新弱引用指針的指向
// 初始化 previouslyInitializedClass 指針
Class previouslyInitializedClass = nil;
id oldObj;
// 聲明兩個 SideTable
// ① 新舊散列創(chuàng)建
SideTable *oldTable;
SideTable *newTable;
// 獲得新值和舊值的鎖存位置（用地址作為唯一標示）
// 通過地址來建立索引標志，防止桶重復
// 下面指向的操作會改變舊值
retry:
if (HaveOld) {
// 更改指針，獲得以 oldObj 為索引所存儲的值地址
oldObj = *location;
oldTable = &SideTables()[oldObj];
} else {
oldTable = nil;
}
if (HaveNew) {
// 更改新值指針，獲得以 newObj 為索引所存儲的值地址
newTable = &SideTables()[newObj];
} else {
newTable = nil;
}
// 加鎖操作，防止多線程中競爭沖突
SideTable::lockTwo<HaveOld, HaveNew>(oldTable, newTable);
// 避免線程沖突重處理
// location 應該與 oldObj 保持一致，如果不同，說明當前的 location 已經(jīng)處理過 oldObj 可是又被其他線程所修改
if (HaveOld && *location != oldObj) {
SideTable::unlockTwoHaveOld, HaveNew>(oldTable, newTable);
goto retry;
}
// 防止弱引用間死鎖
// 并且通過 +initialize 初始化構(gòu)造器保證所有弱引用的 isa 非空指向
if (HaveNew && newObj) {
// 獲得新對象的 isa 指針
Class cls = newObj->getIsa();
// 判斷 isa 非空且已經(jīng)初始化
if (cls != previouslyInitializedClass &&
!((objc_class *)cls)->isInitialized()) {
// 解鎖
SideTable::unlockTwoHaveOld, HaveNew>(oldTable, newTable);
// 對其 isa 指針進行初始化
class_initialize(_class_getNonMetaClass(cls, (id)newObj));
// 如果該類已經(jīng)完成執(zhí)行 +initialize 方法是最理想情況
// 如果該類 +initialize 在線程中
// 例如 +initialize 正在調(diào)用 storeWeak 方法
// 需要手動對其增加保護策略，并設置 previouslyInitializedClass 指針進行標記
previouslyInitializedClass = cls;
// 重新嘗試
goto retry;
}
}
// ② 清除舊值
if (HaveOld) {
weak_unregister_no_lock(&oldTable->weak_table, oldObj, location);
}
// ③ 分配新值
if (HaveNew) {
newObj = (objc_object *)weak_register_no_lock(&newTable->weak_table,
(id)newObj, location,
CrashIfDeallocating);
// 如果弱引用被釋放 weak_register_no_lock 方法返回 nil
// 在引用計數(shù)表中設置若引用標記位
if (newObj && !newObj->isTaggedPointer()) {
// 弱引用位初始化操作
// 引用計數(shù)那張散列表的weak引用對象的引用計數(shù)中標識為weak引用
newObj->setWeaklyReferenced_nolock();
}
// 之前不要設置 location 對象，這里需要更改指針指向
*location = (id)newObj;
}
else {
// 沒有新值，則無需更改
}
SideTable::unlockTwoHaveOld, HaveNew>(oldTable, newTable);
return (id)newObj;
}
3、釋放時，調(diào)用clearDeallocating函數(shù)。clearDeallocating函數(shù)首先根據(jù)對象地址獲取所有weak指針地址的數(shù)組，然后遍歷這個數(shù)組把其中的數(shù)據(jù)設為nil，最后把這個entry從weak表中刪除，最后清理對象的記錄。
SideTable
SideTable 這個結(jié)構(gòu)體，我給他起名引用計數(shù)和弱引用依賴表，因為它主要用于管理對象的引用計數(shù)和 weak 表。在 NSObject.mm 中聲明其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：
struct SideTable {
// 保證原子操作的自旋鎖
spinlock_t slock;
// 引用計數(shù)的 hash 表
RefcountMap refcnts;
// weak 引用全局 hash 表
weak_table_t weak_table;
weak表
weak表是一個弱引用表，實現(xiàn)為一個weak_table_t結(jié)構(gòu)體，存儲了某個對象相關(guān)的的所有的弱引用信息。其定義如下(具體定義在objc-weak.h中)：
struct weak_table_t {
// 保存了所有指向指定對象的 weak 指針
weak_entry_t *weak_entries;
// 存儲空間
size_t num_entries;
// 參與判斷引用計數(shù)輔助量
uintptr_t mask;
// hash key 最大偏移值
uintptr_t max_hash_displacement;
};
這是一個全局弱引用hash表。使用不定類型對象的地址作為 key ，用weak_entry_t類型結(jié)構(gòu)體對象作為value 。其中的 weak_entries成員，從字面意思上看，即為弱引用表入口。其實現(xiàn)也是這樣的。
其中weak_entry_t是存儲在弱引用表中的一個內(nèi)部結(jié)構(gòu)體，它負責維護和存儲指向一個對象的所有弱引用hash表。其定義如下：
struct weak_entry_t {
DisguisedPtr<objc_object> referent;
union {
struct {
weak_referrer_t *referrers;
uintptr_t out_of_line_ness : 2;
uintptr_t num_refs : PTR_MINUS_2;
uintptr_t mask;
uintptr_t max_hash_displacement;
};
struct {
// out_of_line_ness field is low bits of inline_referrers[1]
weak_referrer_t inline_referrers[WEAK_INLINE_COUNT];
};
};
在 weak_entry_t 的結(jié)構(gòu)中，DisguisedPtr referent 是對泛型對象的指針做了一個封裝，通過這個泛型類來解決內(nèi)存泄漏的問題。從注釋中寫 out_of_line 成員為最低有效位，當其為0的時候， weak_referrer_t 成員將擴展為多行靜態(tài) hash table。其實其中的 weak_referrer_t 是二維 objc_object 的別名，通過一個二維指針地址偏移，用下標作為 hash 的 key，做成了一個弱引用散列。
out_of_line：最低有效位，也是標志位。當標志位 0 時，增加引用表指針緯度。這里標記是否超過內(nèi)聯(lián)邊界
num_refs：引用數(shù)值。這里記錄弱引用表中引用有效數(shù)字，因為弱引用表使用的是靜態(tài) hash 結(jié)構(gòu)，所以需要使用變量來記錄數(shù)目。
mask：計數(shù)輔助量。
max_hash_displacement：hash 元素上限閥值。
總結(jié)一下 StripedMap[] ： StripedMap 是一個模板類，在這個類中有一個 array 成員，用來存儲 PaddedT 對象，并且其中對于 [] 符的重載定義中，會返回這個 PaddedT 的 value 成員，這個 value 就是我們傳入的 T 泛型成員，也就是 SideTable 對象。在 array 的下標中，這里使用了 indexForPointer 方法通過位運算計算下標，實現(xiàn)了靜態(tài)的 Hash Table。而在 weak_table 中，其成員 weak_entry 會將傳入對象的地址加以封裝起來，并且其中也有訪問全局弱引用表的入口。
參考:
哈希函數(shù)
【iOS】weak的底層實現(xiàn)
iOS 底層解析weak的實現(xiàn)原理（包含weak對象的初始化，引用，釋放的分析）
weak的生命周期：具體實現(xiàn)方法
