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2023-09-27
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autoReleasePool

# autorelease的本质

autorelease本质就是延迟调用release方法 MRC环境下，通过[obj autorelease]来延迟内存的释放 ARC环境下，是不能手动调用，系统会自动给对象添加autorelease

# autoreleasePoolPage的结构

class AutoreleasePoolPage 
{
    PAGE_MAX_SIZE；//最大size 4096字节
    magic_t const magic; //用来校验AutoreleasePoolPage的结构是否完整
    id *next;//指向下一个即将产生的autoreleased对象的存放位置（当next == begin()时，表示AutoreleasePoolPage为空；当next == end()时，表示AutoreleasePoolPage已满
    pthread_t const thread;//指向当前线程，一个AutoreleasePoolPage只会对应一个线程，但一个线程可以对应多个AutoreleasePoolPage；
    AutoreleasePoolPage * const parent;//指向父结点，第一个结点的 parent 值为 nil；
    AutoreleasePoolPage *child;//指向子结点，最后一个结点的 child 值为 nil；
    uint32_t const depth;//代表深度，第一个page的depth为0，往后每递增一个page，depth会加1；
}
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1.AutoreleasePoolPage 本质是这么一个节点对象，大小是4096字（PAGE_MAX_SIZE：4096）。

2.前7个变量都是8字节，所以总共占用56个字节，剩下的4040字节存储着autorelease对象地址

提出个小小疑问，大家有没有想过，为什么每个AutoreleasePoolPage的大小设置成4096个字节呢？ 因为4096是虚拟内存一页的大小

# autoreleasePool的结构和工作原理

autoreleasepool本质上就是一个指针堆栈,内部结构是由若干个以AutoreleasePoolPage对象为结点的双向链表组成，系统会在需要的时候动态地增加或删除page节点，如下图即为AutoreleasePoolPage组成的双向链表：

# 工作流程

  1. 在运行循环开始前，系统会自动创建一个autoreleasepool(一个autoreleasepool会存在多个AutoreleasePoolPage)，此时会调用一次objc_autoreleasePoolPush函数，runtime会向当前的AutoreleasePoolPage中add进一个POOL_BOUNDARY（哨兵对象），代表autoreleasepool的起始边界地址），并返回此哨兵对象的内存地址。

  2. 这时候next指针则会指向POOL_BOUNDARY（哨兵对象）后面的地址（对象地址1）。

  3. 后面我们创建对象，如果对象调用了autorelease方法（ARC编译器会给对象自动插入autorelease），则会被添加进AutoreleasePoolPage中，位置是在next指针指向的位置，如上面next指向的是对象地址1，这是后添加的对象地址就在对象地址1这里，然后next就会 指向到对象地址2 ，以此类推，每添加一个地址就会向前移动一次，直到指向end()表示已存满。

  4. 当不断的创建对象时，AutoreleasePoolPage不断存储对象地址，直到存满后，则又会创建一个新的AutoreleasePoolPage，使用child指针和parent指针指向下一个和上一个page，从而形成一个双向链表，对象地址存储的顺序如图所示。

  5. 当调用objc_autoreleasePoolPop(哨兵对象地址)时（调用时机后面说），假设我们如上图，添加最后一个对象地址8，那么这时候就会依次由对象地址8 -> 对象地址1，每个对象都会调用release方法释放，直到遇到哨兵对象地址为止。

_objc_autoreleasePoolPush()和 _objc_autoreleasePoolPop的调用时机

App启动后主线程的RunLoop注册两个observer：_warpRunLoopWithAutoreleasePoolHandle()
第一个observer监听事件Entry，回调调用_objc_autoreleasePoolPush()创建自动释放池，优先级最高，保证创建释放池发生在其他所有回调之前。
第二个observer监听两个事件：
1. Before waiting时调用_objc_autoreleasePoolPop和push清空自动释放池。
2. Exit时调用_objc_autoreleasePoolPop释放清空。
优先级最低，保证其释放池子发生在其他所有回调之后。

# autorelaeasepool、NSRunLoop 、子线程三者的关系

  • 主线程默认为我们开启 Runloop，Runloop 会自动帮我们创建Autoreleasepool，并进行Push、Pop 等操作来进行内存管理。

  • 子线程默认不开启runloop,当产生autorelease对象时候，会将对象添加到最近一次创建的autoreleasepool中，一般是main函数中的autoreleasepool，由主线程runloop管理；也就是不用手动创建Autoreleasepool，线程销毁时在会在最近一次创建的autoreleasepool 中释放对象。

  • 自定义的 NSOperation 和 NSThread 需要手动创建自动释放池。比如： 自定义的 NSOperation 类中的 main 方法里就必须添加自动释放池。否则出了作用域后，自动释放对象会因为没有自动释放池去处理它，而造成内存泄露。但对于 blockOperation 和 invocationOperation 这种默认的Operation ，系统已经帮我们封装好了，不需要手动创建自动释放池。

  • AutoreleasePool是按线程一一对应的(结构中的thread指针指向当前线程）,每开一个线程，会有与之对应的AutoreleasePool。

# 如何实现autorealeasepool

autorealeasepool（自动释放池）其实并没有其自身的结构，它是基于多个Autorelease PoolPage（一个C++类）以双向链表组合起来的结构，其基本操作都是简单封装了AutoreleasePoolPage的操作方法。例如，可以通过push操作添加对象，或者通过pop操作弹出对象，以及通过release操作释放销毁对象，对应的3个封装后的操作函数为：objc_autoreleasepoolPush、objc_autoreleasepoolPop和objc_autorelease。自动释放池将用完的对象集中起来，统一释放，起到延迟释放对象的作用。

自动释放池存储于内存中的栈上，释放池之间遵循“先进后出”原则。例如下面代码所示的释放池嵌套。

提示

/* 释放池 1*/
@autoreleasepool {
    People *person1 = [[[Person alloc] init] autorelease];
    /* 释放池 2*/
    @autoreleasepool {
        People *person2 = [[[Person alloc] init] autorelease];
    }
    People *person3 = [[[Person alloc] init] autorelease];
}
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代码中释放池1和释放池2在内存中的结构如图所示，释放池1先入栈，后出栈；释放池2后入栈，先出栈。person2对象在释放池2中，会被先释放；person1和person3在释放池1中，会后被释放。

Screenshot-2023-08-26-at-22

常见真题：下面这段代码有什么问题?如何修改?

for (int i = 0; i < someLargeNumber; i++) {
    NSString *string = @"Abc";
    string = [string lowercaseString];
    string = [string stringByAppendingString:@"xyz"];
    NSLog(@"%@",string);
}
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答案：代码通过循环短时间内创建了大量的NSString对象，在默认的自动释放池释放之前这些对象无法被立即释放，会占用大量内存，造成内存高峰以致内存不足。 为了防止大量对象堆积应该在循环内手动添加自动释放池，这样在每一次循环结束，循环内的自动释放池都会被自动释放及时腾出内存，从而大大缩短了循环内对象的生命周期，避免内存占用高峰。 代码改进方法是在循环内部嵌套一个自动释放池：

for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
    @autoreleasepool {
        NSString *string = @"Abc";
        string = [string lowercaseString];
        string = [string stringByAppendingString:@"xyz"];
        NSLog(@"%@",string);
    }
}
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# 相关问题

# ARC 下什么样的对象由 Autoreleasepool 管理

__weak修饰符只持有对象的弱引用，而在访问引用对象的过程中，该对象可能被废弃。那么如果把对象注册到autorealeasepool中，那么在@autorealeasepool块结束之前都能确保对象的存在。最新的情况是weak修饰的对象不会再被加入到Pool了

# 子线程默认不会开启 Runloop，那出现 Autorelease 对象如何处理？不手动处理会内存泄漏吗？

在子线程你创建了 Pool 的话，产生的 Autorelease 对象就会交给 pool 去管理。如果你没有创建 Pool ，但是产生了 Autorelease 对象，就会调用 autoreleaseNoPage 方法。在这个方法中，会自动帮你创建一个 hotpage（hotPage 可以理解为当前正在使用的 AutoreleasePoolPage，如果你还是不理解，可以先看看 Autoreleasepool 的源代码，再来看这个问题 ），并调用 page->add(obj)将对象添加到 AutoreleasePoolPage 的栈中，也就是说你不进行手动的内存管理，也不会内存泄漏啦！StackOverFlow 的作者也说道，这个是 OS X 10.9+和 iOS 7+ 才加入的特性。

# 子线程是否有自动释放池呢

在子线程中原本是没有自动释放池的，但是如果有runloop或者autorelease对象的时候，就会自动的创建自动释放池。

# 这个obj究竟在什么时候释放呢？ 是在子线程销毁后释放，还是与子线程的生命周期无关？

每个autorelease创建的时候都会监听当前线程的销毁方法，在线程退出时调用tls_dealloc方法。

# 什么时候需要自己手动创建autorelease pool

你写的循环创建了大量临时对象 -> 你需要在循环体内创建一个autorelease pool block并且在每次循环结束之前处理那些autoreleased对象. 在循环中使用autorelease pool block可以降低内存峰值。

解析

该循环内产生大量的临时对象，直至循环结束才释放，可能导致内存泄漏，在循环中创建自己的autoReleasePool，能够及时释放占用内存大的临时变量，减少内存占用峰值

我们经常会在一些第三方库中看到这种情况，线程的入口加上Autorelease Pool，这是为何？

一个可结合的线程能够被其他线程收回其资源和杀死；在被其他线程回收之前，它的存储器资源（如栈）是不释放的。

在默认情况下线程是joinable，原有的线程等待创建的线程结束。只有当pthread_join（）函数返回时，创建的线程才算终止，才能释放自己占用的系统资源。

由此可知，线程占用的资源要释放的前提是线程终止，如果加了autoreleasepool相关对象会在pool执行完毕后释放，避免过多的延迟释放造成程序占用过多的内存。

# 如果一个对象释放前被加到了NotificationCenter中，不在NotificationCenter中，那么remove对象可能会怎样

前面已经讲到对于NotificationCenter的使用，只要添加对象到消息中心进行通知注册，之后就一定要对其remove进行通知注销。将对象添加到消息中心后，消息中心只是保存该对象的地址，消息中心到时候会根据地址发送通知给该对象，但并没有取得该对象的强引用，对象的引用计数不会加1。如果对象释放后没有从消息中心remove，也就是通知中心还保存着那个指针，而那个指针指的对象可能已经被释放销毁了，那么那个指针就成为一个野指针，当通知发生时，会向这个野指针发送消息导致程序崩溃。

# 关联对象的应用？系统如何实现关联对象的

应用： 可以在不改变类的源码的情况下，为类添加实例变量（注意：这里指的实例变量，并不是真正的属于类的实例变量，而是一个关联值变量） 结合category使用，为类扩展存储属性。 关联对象实现原理：

系统通过管理一个全局哈希表，通过对象指针地址和传递的固定参数地址来获取关联对象。根据setter传入的参数协议，来管理对象的生命周期。

关联对象的值实际上是通过AssociationsManager对象负责管理的，这个对象里有个AssociationsHashMap静态表，用来存储对象的关联值的，关于AssociationsHashMap存储的数据结构如下：

AssociationsHashMap：

------添加属性对象的指针地址（key）：ObjectAssociationMap（value：所有关联值对象）

ObjectAssociationMap：

------关联值的key：关联值的value

# objc中向一个nil对象发送消息将会发生什么？

如果向一个nil对象发送消息，首先在寻找对象的isa指针时就是0地址返回了，所以不会出现任何错误。也不会崩溃。

详解： 如果一个方法返回值是一个对象，那么发送给nil的消息将返回0(nil)； 如果方法返回值为指针类型，其指针大小为小于或者等于sizeof(void*) ，float，double，long double 或者long long的整型标量，发送给nil的消息将返回0； 如果方法返回值为结构体,发送给nil的消息将返回0。结构体中各个字段的值将都是0； 如果方法的返回值不是上述提到的几种情况，那么发送给nil的消息的返回值将是未定义的

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