AutoreleasePool 的总结

1.创建和释放时机问题

App启动后，苹果在主线程 RunLoop 里注册了两个 Observer，其回调都是 _wrapRunLoopWithAutoreleasePoolHandler()。

第一个 Observer 监视的事件是 Entry(即将进入Loop)，其回调内会调用 _objc_autoreleasePoolPush() 创建自动释放池。其 order 是-2147483647，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 监视了两个事件： BeforeWaiting(准备进入休眠) 时调用_objc_autoreleasePoolPop() 和 _objc_autoreleasePoolPush() 释放旧的池并创建新池；Exit(即将退出Loop) 时调用 _objc_autoreleasePoolPop() 来释放自动释放池。这个 Observer 的 order 是 2147483647（2^31-1
），优先级最低，保证其释放池子发生在其他所有回调之后。

在主线程执行的代码，通常是写在诸如事件回调、Timer回调内的。这些回调会被 RunLoop 创建好的 AutoreleasePool 环绕着，所以不会出现内存泄漏，开发者也不必显示创建 Pool 了。

2.AutorealeasePool内部结构

是一条双向链表，每个节点都是一个AutoreleasePoolPage

3.AutoreleasePoolPage的结构

AutoreleasePoolPage 是一个 C++ 中的类：

class AutoreleasePoolPage {
    magic_t const magic; //用于对当前 AutoreleasePoolPage 完整性的校验
    id *next;　　// 下一个可插入对象的可用地址，如果 next 指向的地址加入一个 object，它就会如下图所示移动到下一个为空的内存地址中：
    pthread_t const thread; // 当前的线程
    AutoreleasePoolPage * const parent; // 父指针
    AutoreleasePoolPage *child; // 子指针
    uint32_t const depth;
    uint32_t hiwat;
};

每一个自动释放池都是由一系列的 AutoreleasePoolPage 组成的，并且每一个 AutoreleasePoolPage 的大小都是 4096 字节（16 进制 0x1000）

4.POOL_BOUNDARY（哨兵对象）

也有人称作 POOL_SENTINEL

- POOL_BOUNDARY 只是 nil 的别名,

- 在每个自动释放池初始化调用 objc_autoreleasePoolPush 的时候，都会把一个 POOL_BOUNDARY push 到自动释放池的栈顶，并且返回这个 POOL_BOUNDARY 哨兵对象。

5.objc_autoreleasePoolPush 方法

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

static inline void *push() {
   return autoreleaseFast(objc);
}

在这里会进入一个比较关键的方法 autoreleaseFast，第一次传入哨兵对象 POOL_SENTINEL：

static inline id *autoreleaseFast(id obj)
{
   AutoreleasePoolPage *page = hotPage();
   if (page && !page->full()) {//page没有满，就把obj对象加到page  
     return page->add(obj);

   } else if (page) {

return autoreleaseFullPage(obj, page);
   } else {
       return autoreleaseNoPage(obj);
   }
}

//有 hotPage 并且当前 page 已满
static id *autoreleaseFullPage(id obj, AutoreleasePoolPage *page) {
    do {
        if (page->child) page = page->child;
        else page = new AutoreleasePoolPage(page);
    } while (page->full());
 
    setHotPage(page);
    return page->add(obj);
}

//无 hotPage
static id *autoreleaseNoPage(id obj) {
    AutoreleasePoolPage *page = new AutoreleasePoolPage(nil);
    setHotPage(page);
 
    if (obj != POOL_SENTINEL) {
        page->add(POOL_SENTINEL);
    }
 
    return page->add(obj);

上述方法分三种情况选择不同的代码执行：

• 有 hotPage 并且当前 page 不满
  • 调用 page->add(obj) 方法将对象添加至 AutoreleasePoolPage 的栈中
• 有 hotPage 并且当前 page 已满
  • 1.它会从传入的 page 开始遍历整个双向链表，查找到一个未满的 AutoreleasePoolPage,
  • 2.调用 autoreleaseFullPage 初始化一个新的页
  • 调用 page->add(obj) 方法将对象添加至 AutoreleasePoolPage 的栈中
• 无 hotPage

  • 调用 autoreleaseNoPage 创建一个 hotPage

  • 如果obj == POOL_SENTINEL，则直接page->add(obj) 将对象添加至 AutoreleasePoolPage 的栈中

  • 如果obj != POOL_SENTINEL，则先加入POOL_SENTINEL哨兵对象，再调用 page->add(obj) 方法将对象添加至 AutoreleasePoolPage 的栈中

最后的都会调用 page->add(obj) 将对象添加到自动释放池中。

hotPage 可以理解为当前正在使用的 AutoreleasePoolPage。

6.objc_autoreleasePoolPop 方法

static inline void pop(void *token) {
    AutoreleasePoolPage *page = pageForPointer(token);
    id *stop = (id *)token;

    page->releaseUntil(stop);

    if (page->child) {
        if (page->lessThanHalfFull()) {
            page->child->kill();
        } else if (page->child->child) {
            page->child->child->kill();
        }
    }
}

该静态方法总共做了三件事情：

1. 使用 pageForPointer 获取当前 token（哨兵对象）， 所在的 AutoreleasePoolPage
2. 调用 releaseUntil 方法释放栈中的对象，直到 stop，
3. 调用 child 的 kill 方法

- pageForPointer 获取 AutoreleasePoolPage

pageForPointer 方法主要是通过内存地址的操作，获取当前指针所在页的首地址：

将指针与页面的大小，也就是 4096 取模，得到当前指针的偏移量，因为所有的 AutoreleasePoolPage 在内存中都是对齐的：

p = 0x100816048
p % SIZE = 0x48
result = 0x100816000

而最后调用的方法 fastCheck() 用来检查当前的 result 是不是一个 AutoreleasePoolPage。

- releaseUntil 释放对象

它的实现还是很容易的，用一个 while 循环持续释放 AutoreleasePoolPage 中的内容，直到 next 指向了 stop(哨兵对象) 。

使用 memset 将内存的内容设置成 SCRIBBLE，然后使用 objc_release 释放对象

-  kill() 方法

函数releaseUntil ，它在释放的时候其实会一直顺着parent往前释放，只到找到参数stop传入的地址，也就是说可能一次性释放好几个page。

1. 当前page为空，直接kill掉当前page，然后把parent设置为hotpage；
2. 当前page为空，而且没有parent，kill掉当前page，hotpage置为空；
3. 当前page不为空，但是有child，如果当前page的空间占用不到一半，释放child，如果当前page的空间占用超过一半，且child还有child，直接释放这个孙子辈的page。（对于第三步注释中的解释是：keep one empty child if page is more than half fully）

注意：

1. releaseUntil 做的工作是擦除AutoreleasePoolPage所占用的内存区域的内容（通过memset），但是并没有置空child或者parent指针

2. kill做的工作是置空已经被releaseUntil是放过的page的child的，也就是释放child所指向的AutoreleasePoolPage占用空间

if (page->lessThanHalfFull()) {   

      page->child->kill();
}

当前page的空间占用少于一半，释放掉child page占用的空间

else if (page->child->child) {
    page->child->child->kill();
}

当前page的空间占用超过一半的，因为很可能会满了，就不释放child page的占用空间了，为了预留一个child page，满了的话我们就不用创建一个page再置为自己的child了，但是只要预留一页就够了，所以释放掉child的child，也就是只保留page和page+1页

补充：

系统 C函数： 使用extern 可以调用其他类的c函数
 
extern void _objc_autoreleasePoolPrint(void);
 
可以使用，用于打印autoreleasepool 存放的对象

参考博客：https://draveness.me/autoreleasepool/#AutoreleasePoolPage