概括

runtime維護(hù)了一個(gè)weak表，用于存儲(chǔ)指向某個(gè)對(duì)象的所有weak指針。weak表是一個(gè)hash表，key是指向?qū)ο蟮牡刂?，Value是Weak指針的地址的數(shù)組，如下圖所示，key是0xffff，value數(shù)組中的某一項(xiàng)是0x1007

weak

所用方法

• objc_initWeak(id *location, id newObj)
• objc_storeWeak(id *location, id newObj)
• objc_destroyWeak(id *location)
  其中init和destroy都會(huì)調(diào)用storeWeak，只不過傳遞的參數(shù)不同?？傮w說來，通過initWeak函數(shù)初始化“weak修飾的屬性（location）”，weak修飾的屬性所指對(duì)象（newObj）銷毀后通過destoryWeak函數(shù)釋放該變量（location）。

objc_initWeak函數(shù)

初始化時(shí)：runtime會(huì)調(diào)用objc_initWeak函數(shù)，objc_initWeak函數(shù)會(huì)初始化一個(gè)新的weak指針指向?qū)ο蟮牡刂贰?/p>

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

我們初始化一個(gè)weak變量時(shí)，runtime會(huì)調(diào)用NSObject.mm中的objc_initWeak函數(shù)，這個(gè)函數(shù)在源碼中聲明如下：

id _Nullable objc_initWeak(id _Nullable * _Nonnull location, id _Nullable val)

具體實(shí)現(xiàn)代碼為：

id objc_initWeak(id *location, id newObj)
{
    //如果新創(chuàng)建的對(duì)象無效，則直接返回nil
    if (!newObj) {
        *location = nil;
        return nil;
    }
    //新建對(duì)象有效，則調(diào)用storeWeak方法進(jìn)行后續(xù)操作--添加引用
    return storeWeak<DontHaveOld, DoHaveNew, DoCrashIfDeallocating>
        (location, (objc_object*)newObj);
}

綜上所述：在將“附有weak修飾符的變量（location）”初始化為0（nil）后，會(huì)將“賦值對(duì)象”（obj）作為參數(shù)，調(diào)用objc_storeWeak函數(shù)。
也就是說，weak 修飾的指針默認(rèn)值是 nil （在Objective-C中向nil發(fā)送消息是安全的）

objc_destroyWeak函數(shù)

當(dāng)weak屬性所指向?qū)ο螅╪ewObj）被銷毀后，obj_destroyWeak函數(shù)將0（nil）作為參數(shù)，調(diào)用objc_storeWeak函數(shù)。
objc_storeWeak(&location, 0);
objc_storeWeak函數(shù)的第二個(gè)參數(shù)（newObj）如果為0（nil），那么把weak修飾的屬性（location）的地址從weak表中刪除。

objc_storeWeak函數(shù)

weak實(shí)現(xiàn)原理的核心就是objc_storeWeak函數(shù)，函數(shù)實(shí)現(xiàn)如下：

id objc_storeWeak(id *location, id newObj)
{
    // 這里傳遞了三個(gè) bool 數(shù)值
    // 使用 template 進(jìn)行常量參數(shù)傳遞是為了優(yōu)化性能
    return storeWeak<DoHaveOld, DoHaveNew, DoCrashIfDeallocating>
        (location, (objc_object *)newObj);
}

看起來真正起作用的函數(shù)是storeWeak，

// HaveOld:     true - 變量有值
//             false - 需要被及時(shí)清理，當(dāng)前值可能為 nil
// HaveNew:     true - 需要被分配的新值，當(dāng)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(chǔ)
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(gè) 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(biāo)示）
    // 通過地址來建立索引標(biāo)志，防止桶重復(fù)
    // 下面指向的操作會(huì)改變舊值
retry:
    if (HaveOld) {
        // 更改指針，獲得以 oldObj 為索引所存儲(chǔ)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(chǔ)的值地址
        newTable = &SideTables()[newObj];
    } else {
        newTable = nil;
    }
    // 加鎖操作，防止多線程中競(jìng)爭(zhēng)沖突
    SideTable::lockTwoHaveOld, HaveNew>(oldTable, newTable);
    // 避免線程沖突重處理
    // location 應(yīng)該與 oldObj 保持一致，如果不同，說明當(dāng)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(duì)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(duì)其 isa 指針進(jìn)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(dòng)對(duì)其增加保護(hù)策略，并設(shè)置 previouslyInitializedClass 指針進(jìn)行標(biāo)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(jì)數(shù)表中設(shè)置若引用標(biāo)記位
        if (newObj  &&  !newObj->isTaggedPointer()) {
            // 弱引用位初始化操作
            // 引用計(jì)數(shù)那張散列表的weak引用對(duì)象的引用計(jì)數(shù)中標(biāo)識(shí)為weak引用
            newObj->setWeaklyReferenced_nolock();
        }
        // 之前不要設(shè)置 location 對(duì)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;
}

• 如果是在objc_initWeak函數(shù)中調(diào)用objc_storeWeak函數(shù)，則其作用是更新指針指向，創(chuàng)建對(duì)應(yīng)的弱引用表。
• 如果是在objc_destroyWeak函數(shù)中調(diào)用objc_storeWeak函數(shù)，則其作用是在對(duì)象被釋放的時(shí)候，根據(jù)對(duì)象地址獲取所有weak指針地址的數(shù)組，然后遍歷這個(gè)數(shù)組把其中的數(shù)據(jù)設(shè)為nil，最后把這個(gè)entry從weak表中刪除，最后清理對(duì)象的記錄。

Reference

iOS 底層解析weak的實(shí)現(xiàn)原理