iOS weak源码详解

准备工作

  • 请准备好750.1版本的objc4源码一份【目前最新的版本】，打开它，找到文章中提到的方法，类型，对象
  • 一切请以手中源码为准，不要轻信任何人，任何文章，包括本篇博客
  • 文章中的源码都请过了我的删改，建议还是先看看源码
  • 源码建议从Apple官方开源网站获取obj4
  • 官网上下载下来需要自己配置才能编译运行，如果不想配置，可以在RuntimeSourceCode中clone

数据模型

SideTables()

  • SideTables()是一个全局的哈希表，里面存储了sideTable结构体，根据对象的地址可以在sidetables()找到相应的SideTable
  • SideTables()的定义：
static StripedMap<SideTable>& SideTables() {
    return *reinterpret_cast<StripedMap<SideTable>*>(SideTableBuf);
}
  • 可以大致理解为，该方法会返回一个StripedMap类型的数据结构，里面存储的类型是SideTable

StripedMap

template<typename T>
class StripedMap {
#if TARGET_OS_IPHONE && !TARGET_OS_SIMULATOR
    enum { StripeCount = 8 };
#else
    enum { StripeCount = 64 };
#endif

    struct PaddedT {
        T value alignas(CacheLineSize);
        //enum { CacheLineSize = 64 };
    };

    PaddedT array[StripeCount];
    //enum { StripeCount = 64 };

    static unsigned int indexForPointer(const void *p) {
        uintptr_t addr = reinterpret_cast<uintptr_t>(p);
        return ((addr >> 4) ^ (addr >> 9)) % StripeCount;
    }

 public:
    //重载
    T& operator[] (const void *p) { 
        return array[indexForPointer(p)].value; 
    }
    const T& operator[] (const void *p) const { 
        return const_cast<StripedMap<T>>(this)[p]; 
    }
};
  • 这里面其实StripedMap里一共就一个PaddedT类型的数组，大小为StripeCount【64】
  • SideTables() 返回的 StripedMap, 是一个 value 为 SideTable 的哈希桶(由于 SideTable 内部又在维护数组, 所以这是一个哈希桶结构), 哈希值由对象的地址计算得出

补充知识：哈希桶

  • 哈希桶算法就是链地址解决冲突的方法
  • 所谓哈希桶，以SideTables与SideTable的方式来举例的话，就是本来数据数量不多的时候，只要有个SideTables就行，但由于数据数量超过了64【SideTables内部数组的长度】，导致出现了哈希冲突，两个对象都有f（key），需要占用同一个空间
  • 哈希桶就是将这个数组的单个空间扩展成一个拉链一样的结构，将指向同一个空间的值存到同一条拉链上
  • 这里，SideTable就是一条拉链，一个对象根据其地址在SideTables上找到相应的SideTable，存入其中
  • 拉链可以用数组/链表组织数据，Apple使用的是数组

SideTable

  • SideTable的定义一点都不长，却很麻烦
struct SideTable {
    spinlock_t slock;   //自旋锁
    RefcountMap refcnts;    //存放引用计数
    weak_table_t weak_table;   //weak_table是一个哈希
};
  • 这里先来看这三兄弟是干什么的

spinlock_t slock【自旋锁】

补充知识：锁

  • 锁是操作系统中的一个概念
  • 为了保证数据的一致性，在多线程编程中我们会用到锁，使得在某一时间点，只有一个线程进入临界区代码。虽然不同的语言可能会提供不同的锁接口，但是底层调用的都是操作系统的提供的锁，不同的高级语言只是在操作系统的锁机制基础上进行了些封装而已，要真正理解锁，还是得看操作系统是怎么实现锁的。
  • 以引用计数举例，由于我们的程序是多线程的，可能在不同的线程都会对某个对象的应用计数操作，导致混乱
  • 这里使用锁，当某次访问开始时，锁就被持有，其余访问就不能进行，当访问结束，锁被空出来，才能轮到其他访问去竞争这把锁

RefcountMap refcnts【存放引用计数】

引用计数存在RefcountMap结构里，也就是上文介绍哈希桶的时候提到的拉链
这也是个hash结构，根据对象地址存储引用计数

//RefcountMap 
typedef objc::DenseMap<DisguisedPtr<objc_object>,size_t,true> RefcountMap;

//DenseMap
template<typename KeyT, typename ValueT,
         bool ZeroValuesArePurgeable = false, 
         typename KeyInfoT = DenseMapInfo<KeyT> >
class DenseMap
    : public DenseMapBase<DenseMap<KeyT, ValueT, ZeroValuesArePurgeable, KeyInfoT>,
                          KeyT, ValueT, KeyInfoT, ZeroValuesArePurgeable> {
  typedef DenseMapBase<DenseMap, KeyT, ValueT, KeyInfoT, ZeroValuesArePurgeable> BaseT;
  //ZeroValuesArePurgeable：ZeroValuesArePurgeable 默认值是 false, 但 RefcountMap 指定其初始化为 true. 这个成员标记是否可以使用值为 0 (引用计数为 1) 的桶.

                              
  typedef typename BaseT::BucketT BucketT;
  friend class DenseMapBase<DenseMap, KeyT, ValueT, KeyInfoT, ZeroValuesArePurgeable>;

  BucketT *Buckets;
  //Buckets 指针管理一段连续内存空间, 也就是数组, 数组成员是 BucketT 类型的对象桶的 key 为 EmptyKey 时是空桶
  //typedef std::pair<KeyT, ValueT> BucketT;
  //桶的数据类型std::pair，将对象地址和对象的引用计数(这里的引用计数类似于 isa, 也是使用其中的几个 bit 来保存引用计数, 留出几个 bit 来做其它标记位)组合成一个数据类型.
  unsigned NumEntries;
  //NumEntries 记录数组中已使用的非空的桶的个数.
  unsigned NumTombstones;
  //当一个对象的引用计数为0, 要从桶中取出时, 其所处的位置会被标记为 TombstoneNumTombstones 就是数组中的墓碑的个数. 后面会介绍到墓碑的作用
  unsigned NumBuckets;
  //NumBuckets 桶的数量, 因为数组中始终都充满桶, 所以可以理解为数组大小.
}

DisguisedPtr

  • DisguisedPtr是runtime对于普通对象指针(引用)的一个封装，目的在于隐藏weak_table_t的内部指针。
  • 对于这个我了解的也不是很清楚，大概理解就是通过static uintptr_t disguise(T* ptr) {return -(uintptr_t)ptr;}来实现隐藏

DenseMap

  • 当你进入DenseMap定义的时候，抬头看下最上方的文件名，发现已经离开objc4了，进入了一个叫llvm-DenseMap.h的里世界，这里面的代码也是开着全局搜索也搜不到的神仙代码【但很奇怪，这里还是可以编辑】
补充知识：LLVM
  • LLVM是构架编译器(compiler)的框架系统，以C++编写而成，用于优化以任意程序语言编写的程序的编译时间(compile-time)、链接时间(link-time)、运行时间(run-time)以及空闲时间(idle-time)，对开发者保持开放，并兼容已有脚本。
  • LLVM计划启动于2000年，最初由美国UIUC大学的Chris Lattner博士主持开展。2006年Chris Lattner加盟Apple Inc.并致力于LLVM在Apple开发体系中的应用。Apple也是LLVM计划的主要资助者。
  • 目前LLVM已经被苹果IOS开发工具、Xilinx Vivado、Facebook、Google等各大公司采用。
  • 简单来说，把这里的理解成某个第三方库就行
  • 这个DenseMap中的操作我只不讲源码，只分析其流程，感兴趣可以自己深入
哈希实现

  • 这个DenseMap本质上是std::pair<KeyT, ValueT>，C++中的pair类型，反正也是个键值对

  • DenseMap同样是个hash结构，下面来分析它的流程【很多参数的解释我都在代码注释里写了】

  • 这里借用下runtime(二) SideTables大神的图解完全讲清楚了问题，厉害

  • 首先我们有一个初始化好的, 大小为 9 的桶数组

1479888-47765d58b3dbe9b8

  • 同时有 a b c d e 五个对象要使用桶数组, 这里我们假设五个对象都被哈希算法分配到下标 0 的位置里. a 第一个进入, 但 b c d e 由于下标 0 处已经不是空桶, 则需要进行下一步哈希算法来查找合适的位置, 假设这 4 个对象又恰巧都被分配到了下标为 1 的位置, 但只有 b 可以存入. 假设每一次哈希计算都只给下标增加了 1, 以此类推我们能得到:

1479888-ea61e198d6f13201

  • 假设这个时候 c 对象被释放了, 之前提到过这个时候会把对应的位置的 key 设置为 TombstoneKey:
图片.png
  • 接下来就体现了墓碑的作用:
    1. 如果 c 对象销毁后将下标 2 的桶设置为空桶, 此时为 e 对象增加引用计数, 根据哈希算法查找到下标为 2 的桶时, 就会直接插入, 无法为已经在下标为 4 的桶中的 e 增加引用计数.
    2. 如果此时初始化了一个新的对象 f, 根据哈希算法查找到下标为 2 的桶时发现桶中放置了墓碑, 此时会记录下来下标 2. 接下来继续哈希算法查找位置, 查找到空桶时, 就证明表中没有对象 f, 此时 f 使用记录好的下标 2 的桶而不是查找到的空桶, 就可以利用到已经释放的位置.
  • 对于DenseMap的分析我们就到这

weak_table_t weak_table

/**
 * The global weak references table. Stores object ids as keys,
 * and weak_entry_t structs as their values.
 */
struct weak_table_t {
    weak_entry_t *weak_entries; //管理所有指向某对象的weak指针，也是一个hash
    size_t    num_entries;  //数组中已占用位置的个数
    uintptr_t mask;  //数组下标最大值(即数组大小 -1)
    uintptr_t max_hash_displacement;  //最大哈希偏移值
};
  • weak_table并没有直接是个数组存放weak指针，而是使用一个结构体weak_entry_t *weak_entries;去存放weak指针

weak_entry_t *weak_entries【存放weak指针】

struct weak_entry_t {
    DisguisedPtr<objc_object> referent; //被指对象的地址。前面循环遍历查找的时候就是判断目标地址是否和他相等。
    union {
        struct {
            weak_referrer_t *referrers; //可变数组,里面保存着所有指向这个对象的弱引用的地址。当这个对象被释放的时候，referrers里的所有指针都会被设置成nil。
            //指向 referent 对象的 weak 指针数组
            uintptr_t        out_of_line_ness : 2; //这里标记是否超过内联边界, 下面会提到
            uintptr_t        num_refs : PTR_MINUS_2; //数组中已占用的大小
            uintptr_t        mask; //数组下标最大值(数组大小 - 1)
            uintptr_t        max_hash_displacement; //最大哈希偏移值
        };
        struct {
            // out_of_line_ness field is low bits of inline_referrers[1]
            weak_referrer_t  inline_referrers[WEAK_INLINE_COUNT]; //只有4个元素的数组，默认情况下用它来存储弱引用的指针。当大于4个的时候使用referrers来存储指针。
            //当指向这个对象的weak指针不超过4个，则直接使用数组inline_referrers，省去hash
        };
    };

  • 这里有见到了我们的老朋友union，也就提示我们Apple同样是使用过同一段内存去存放不同的信息

  • 这里有两个数组，一个是weak_referrer_t inline_referrers[WEAK_INLINE_COUNT]，数组长度只有4，当某个对象的weak指针个数小于四的时候，会存入这个数组，当大于四的时候才会存到referrers当中

  • 至此，所有的数据模型总结完毕

  • 是不是感觉有点懵？

结构总结

图片.png
  • 总之只要是数组的基本都是哈希结构

SideTables以及SideTable的关系

  • 这里借用下iOS管理对象内存的数据结构以及操作算法--SideTables、RefcountMap、weak_table_t-二大神的比喻
  • 假设有80个学生需要咱们安排住宿，同时还要保证学生们的财产安全。应该怎么安排？
  • 显然不会给80个学生分别安排80间宿舍，然后给每个宿舍的大门上加一把锁。那样太浪费资源了锁也挺贵的，太多的宿舍维护起来也很费力气。
  • 我们一般的做法是把80个学生分配到10间宿舍里，每个宿舍住8个人。假设宿舍号分别是101、102 、... 110。然后再给他们分配床位，01号床、02号床等。然后给每个宿舍配一把锁来保护宿舍内同学的财产安全。为什么不只给整个宿舍楼上一把锁，每次有人进出的时候都把整个宿舍楼锁上？显然这样会造成宿舍楼大门口阻塞。
  • OK假如现在有人要找102号宿舍的2号床的人聊天。这个人会怎么做？ 1、找到宿舍楼(SideTables)的宿管，跟他说自己要找10202(内存地址当做key)。 2、宿管带着他SideTables[10202]找到了102宿舍SideTable，然后把102的门一锁lock，在他访问102期间不再允许其他访客访问102了。(这样只是阻塞了102的8个兄弟的访问，而不会影响整栋宿舍楼的访问) 3、然后在宿舍里大喊一声:"2号床的兄弟在哪里？"table.refcnts.find(02)你就可以找到2号床的兄弟了。 4、等这个访客离开的时候会把房门的锁打开unlock，这样其他需要访问102的人就可以继续进来访问了。
  • SideTables == 宿舍楼；SideTable == 宿舍；RefcountMap里存放着具体的床位
  • 苹果之所以需要创造SideTables的Hash冲突是为了把对象放到宿舍里管理，把锁的粒度缩小到一个宿舍SideTable。RefcountMap的工作是在找到宿舍以后帮助大家找到正确的床位的兄弟。
  • 讨论完这些问题之后，我们终于可以开始研究weak调用的方法了

weak相关的方法

objc_initWeak(id *location, id newObj)

id
objc_initWeak(id *location, id newObj)
{
    if (!newObj) {
        *location = nil;
        return nil;
    }

    return storeWeak<DontHaveOld, DoHaveNew, DoCrashIfDeallocating>
        (location, (objc_object*)newObj);
}
  • 该方法中的两个参数location是指weak 指针，newObj 是 weak 指针将要指向的对象

storeWeak(id *location, objc_object *newObj)

    id oldObj;
    SideTable *oldTable;
    SideTable *newTable;

    // Clean up old value, if any.
    if (haveOld) {
        weak_unregister_no_lock(&oldTable->weak_table, oldObj, location);
    }

    // Assign new value, if any.
    if (haveNew) {
        newObj = (objc_object *)
            weak_register_no_lock(&newTable->weak_table, (id)newObj, location, 
                                  crashIfDeallocating);
        // weak_register_no_lock returns nil if weak store should be rejected

        // Set is-weakly-referenced bit in refcount table.
        if (newObj  &&  !newObj->isTaggedPointer()) {
            newObj->setWeaklyReferenced_nolock();
        }

        // Do not set *location anywhere else. That would introduce a race.
        *location = (id)newObj;
    }
    else {
        // No new value. The storage is not changed.
    }
    return (id)newObj;
  • 这里要先进行haveOld判断，也就是如果该指针有指向的旧值，先要weak_unregister_no_lock(&oldTable->weak_table, oldObj, location);处理旧值
  • 之后在weak_register_no_lock(&newTable->weak_table, (id)newObj, location,crashIfDeallocating);进行赋值操作

weak_unregister_no_lock

//从原有的表中先删除这个 weak 指针注销已注册的弱引用。当引用者的存储即将消失，但引用还没有死。（否则，稍后归零引用将是内存访问错误。）如果引用/引用不是当前活动的弱引用，则不执行任何操作。引用不为零。
void
weak_unregister_no_lock(weak_table_t *weak_table, id referent_id, 
                        id *referrer_id)
{
    objc_object *referent = (objc_object *)referent_id; //weak 指针指向的对象
    objc_object **referrer = (objc_object **)referrer_id;  //referrer_id是 weak 指针, 操作时需要用到这个指针的地址

    weak_entry_t *entry;

    if (!referent) return;

    if ((entry = weak_entry_for_referent(weak_table, referent))) {  //查找 referent 对象对应的 entry
        remove_referrer(entry, referrer);  //从 referent 对应的 entry 中删除地址为 referrer 的 weak 指针
        bool empty = true;
        if (entry->out_of_line()  &&  entry->num_refs != 0) { //如果 entry 中的数组容量大于 4 并且数组中还有元素
            empty = false; //entry 非空
        }
        else {
            for (size_t i = 0; i < WEAK_INLINE_COUNT; i++) {
                if (entry->inline_referrers[i]) { //否则循环查找 entry 数组, 如果 4 个位置中有一个非空
                    empty = false;  //entry 非空
                    break;
                }
            }
        }
        if (empty) {
            weak_entry_remove(weak_table, entry); //从 weak_table 中移除该条 entry
        }
    }
}
  • 这里先是remove_referrer(entry, referrer);从对应的entry中删除该weak记录
  • 之后我们需要判断，还有没有指向这个地址的weak指针了，所以有下面的判空操作，如果这个entry已经没有东西了，将整个删除

weak_register_no_lock
id
weak_register_no_lock(weak_table_t *weak_table, id referent_id,
id *referrer_id, bool crashIfDeallocating)
{
objc_object *referent = (objc_object *)referent_id;
objc_object **referrer = (objc_object **)referrer_id;
// now remember it and where it is being stored
weak_entry_t *entry; //如果 weak_table 有对应的 entry
if ((entry = weak_entry_for_referent(weak_table, referent))) {
append_referrer(entry, referrer); //将 weak 指针存入对应的 entry 中
}
else {
weak_entry_t new_entry(referent, referrer); //创建新的 entry
weak_grow_maybe(weak_table); //查看是否需要调整 weak_table 中 weak_entries 数组大小
weak_entry_insert(weak_table, &new_entry); //将新的 entry 插入到 weak_table 中
}
return referent_id;
}
这里如果该地址有对应的entry，在里面存入指针；如果没有entry，就新建entry，在里面插入weak指针，并插入weak_table

weak_entry_for_referent(weak_table_t *weak_table, objc_object *referent)
该方法通过对象的地址，获取到该weak_table中的entry【保存着指向某对象的所有weak指针】
static weak_entry_t *
weak_entry_for_referent(weak_table_t *weak_table, objc_object *referent)
{
assert(referent);

weak_entry_t *weak_entries = weak_table->weak_entries;

if (!weak_entries) return nil;

size_t begin = hash_pointer(referent) & weak_table->mask;
size_t index = begin;
size_t hash_displacement = 0;
while (weak_table->weak_entries[index].referent != referent) {
    index = (index+1) & weak_table->mask;
    if (index == begin) bad_weak_table(weak_table->weak_entries);
    hash_displacement++;
    if (hash_displacement > weak_table->max_hash_displacement) {
        return nil;
    }
}

return &weak_table->weak_entries[index];

}
hash_pointer也是使用指针地址，映射到一个索引。&weak_table->mask这个操作是？这个mask实际值是表的size-1,而size是2的n次方进行扩张的，所以mask的形式就1111 1111 1111这种，索引和mask位与之后的值必定就落在了[0, size]范围内。也就是说，先是通过hash_pointer对地址进行hash映射，得到下标，接下来通过位遮蔽，保证这个映射是在范围内的，不会超出范围
index = (index+1) & weak_table->mask;是在遇到哈希冲突的时候，就一直往下找下一个位置

下面我们看下append_referrer的实现

static void append_referrer(weak_entry_t *entry, objc_object **new_referrer)
{
    if (! entry->out_of_line()) { //如果数组大小没超过 4
        // Try to insert inline.
        for (size_t i = 0; i < WEAK_INLINE_COUNT; i++) {
            if (entry->inline_referrers[i] == nil) { //循环查找数组成员
                entry->inline_referrers[i] = new_referrer; //把新的 weak 指针插入到空位置
                return;
            }
        }
        //也就是说走到这就是刚好之前有四个引用，现在添加第五个
        //数组中的 4 个位置都非空, 就要调整策略使用 referrers 了
        //从这里开始, 这一段是把 inline_referrers 数组调整为使用 referrers 的形式
        // Couldn't insert inline. Allocate out of line.
        weak_referrer_t *new_referrers = (weak_referrer_t *)
            calloc(WEAK_INLINE_COUNT, sizeof(weak_referrer_t)); //还是开辟 4 个 weak_referrer_t 大小的空间
        // This constructed table is invalid, but grow_refs_and_insert
        // will fix it and rehash it.
        for (size_t i = 0; i < WEAK_INLINE_COUNT; i++) {
            new_referrers[i] = entry->inline_referrers[i]; //将 inline_referrers 中的值赋值给 referrers
        }
        entry->referrers = new_referrers;
        entry->num_refs = WEAK_INLINE_COUNT;
        entry->out_of_line_ness = REFERRERS_OUT_OF_LINE;
        entry->mask = WEAK_INLINE_COUNT-1;
        entry->max_hash_displacement = 0;
    }

    assert(entry->out_of_line());

    if (entry->num_refs >= TABLE_SIZE(entry) * 3/4) {
        return grow_refs_and_insert(entry, new_referrer);
    }

    //开始哈希算法
    size_t begin = w_hash_pointer(new_referrer) & (entry->mask);
    size_t index = begin; //使用哈希算法计算到一个起始下标
    size_t hash_displacement = 0; //哈希偏移次数
    while (entry->referrers[index] != nil) {  //循环找空位置
        hash_displacement++;
        index = (index+1) & entry->mask;
        if (index == begin) bad_weak_table(entry);
    }
    //这里记录下移位的最大值, 那么数组里的任何一个数据, 存储时的移位次数都不大于这个值
    //可以提升查找时的效率, 如果移位次数超过了这个值都没有找到, 就证明要查找的项不在数组中
    if (hash_displacement > entry->max_hash_displacement) {
        entry->max_hash_displacement = hash_displacement;
    }
    weak_referrer_t &ref = entry->referrers[index];
    ref = new_referrer;
    entry->num_refs++;
}
  • 这里首先是要判断关联数组里有没有空位【关联数组没有使用哈希】，如果关联数组有空位的话，直接插入
  • 没有空位需要使用且是刚好第五个的情况，需要初始化一个weak_referrer_t，将关联数组里的数据先存进去【也就是说不会两个一起用】
  • 接下来通过哈希操作存入

赋值操作

weak_referrer_t &ref = entry->referrers[index];
ref = new_referrer;
entry->num_refs++;
  • 这个赋值语句之前一直让我百思不得其解，现在感觉还是C语言学的不到位呀
  • 首先，现在的index就是我们正确的插入下标，按照我们正常人明显应该这么写
entry->referrers[index] = new_referrer;
entry->num_refs++;
  • 这是Apple偏偏没有这么写，写了上面这三行
  • 说来惭愧，我之前都觉得weak_referrer_t &ref = entry->referrers[index];明显是错的，哪有初始化一个地址这个说法的
  • 现在我的理解可能依然不太对，我觉得是这样，ref依然是个weak_referrer_t类型的变量，现在通过&取地址符，设置这个变量的地址【这里就觉得很迷了，一个结构体的地址怎么可以变呢？或者理解成ref不是一个实际上的变量，只是一个标志符】
  • 现在我们把referrers[index]赋给了这个地址，也就相当于ref现在就是referrers[index]【自己都觉得解释的很不清楚。。。】
  • 放一段自己做的实验
#include <iostream>
using namespace std;

struct Padd {
    int a;
    float b;
}bucket[10];

int main(int argc, const char * argv[]) {
    // insert code here...
    std::cout << "Hello, World!\n";
    int j = 0;
    float k = 16;
    for (Padd &i : bucket) {
        i.a = j++;
        i.b = k++;
    }
    for (Padd &i : bucket) {
        cout << i.a << "XXX" << i.b << endl;
    }

    Padd *testPadd = (Padd *)malloc(sizeof(Padd));
    testPadd->a = 99;
    testPadd->b = 109;
    Padd &ref = bucket[4];
    ref = *testPadd;
    printf("%p\n", &bucket[4]);
    printf("%p\n", &ref);

    for (Padd &i : bucket) {
        cout << i.a << "XXX" << i.b << endl;
    }

    return 0;
}

dealloc后将weak指针置nil【weak_clear_no_lock(weak_table_t *weak_table, id referent_id) 】

void 
weak_clear_no_lock(weak_table_t *weak_table, id referent_id) 
{
    objc_object *referent = (objc_object *)referent_id;
    weak_entry_t *entry = weak_entry_for_referent(weak_table, referent);
    if (entry == nil) {
        return;
    }
    weak_referrer_t *referrers;
    size_t count;

    if (entry->out_of_line()) {
        referrers = entry->referrers;
        count = TABLE_SIZE(entry);
    } 
    else {
        referrers = entry->inline_referrers;
        count = WEAK_INLINE_COUNT;
    }

    for (size_t i = 0; i < count; ++i) {
        objc_object **referrer = referrers[i];
        if (referrer) {
            if (*referrer == referent) {
                *referrer = nil;
            }
        }
    }

    weak_entry_remove(weak_table, entry);
}
  • 前面将关联数组和referrers都看作一个数组，获取相应的count，进行nil操作

方法总结

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后续更新

对于weak对象的访问：objc_loadWeakRetained

  • 先回看下《iOS高级编程》中的描述
id  __weak obj1 = obj0;
NSLog(@"class = %@",[obj1 class]);

id __weak obj1 = obj0;
id __autoreleasing tmp = obj1;
NSLog(@"class = %@",[tmp class]);//实际访问的是注册到自动释放池的对象
  • 现在我们有源码了，可以看看具体是怎么实现的
//实验代码
NSObject *obj0 = [[NSObject alloc] init];
NSObject *obj1 __weak = obj0;
printf("retain count = %ld\n",CFGetRetainCount((__bridge CFTypeRef)(obj0))); //结果为1
printf("retain count = %ld\n",CFGetRetainCount((__bridge CFTypeRef)(obj1)));    //断点打在这里 结果为2
  • 接着跟着方法调用栈往下走，发现来到objc_loadWeakRetained
id
objc_loadWeakRetained(id *location)
{
    id obj;
    id result;
    Class cls;

    SideTable *table;

 retry:
    // fixme std::atomic this load
    obj = *location;
    if (!obj) return nil;
    if (obj->isTaggedPointer()) return obj;

    table = &SideTables()[obj];

    table->lock();
    if (*location != obj) {
        table->unlock();
        goto retry;
    }
    result = obj;

    cls = obj->ISA();
    if (! cls->hasCustomRR()) {
        // Fast case. We know +initialize is complete because
        // default-RR can never be set before then.
        assert(cls->isInitialized());
        if (! obj->rootTryRetain()) {   //rootTryRetain执行了retain操作
            result = nil;
        }
    }    
    table->unlock();
    return result;
}
  • 这过方法里的 if (! obj->rootTryRetain())这一句调用了retain方法，达到了引用计数+1，防止dealloc的作用
  • 接着我们给objc_release方法打上断点，发现这句打印一结束，就会调用release方法【是谁调用的，为什么会调用的，我是一问三不知】
  • 也就是说对于weak修饰对象的访问都会调用该方法，进行retain【包括NSObject *obj0 = [[NSObject alloc] init];NSObject *obj1 __weak = obj0;NSObject *obj2 = obj1;中的第三句，也算是访问】
  • 因此，书上说的autorelease的方式并不是目前真正的实现方式了
  • 我个人认为这种方式还要比autorelease更好理解些

isa_t中存放的引用计数

  • isa_t中有这两块内容，uintptr_t has_sidetable_rc【是否使用sidetable来存放引用计数】，uintptr_t extra_rc【引用计数】
  • 也就是说对于能存的下的引用计数是通过isa来存储的
  • 这里我们可观察下retainCount方法来了解下这两块之间的关系
inline uintptr_t 
objc_object::rootRetainCount()
{
    if (isTaggedPointer()) return (uintptr_t)this;

    sidetable_lock();
    isa_t bits = LoadExclusive(&isa.bits);
    ClearExclusive(&isa.bits);
    if (bits.nonpointer) {
        uintptr_t rc = 1 + bits.extra_rc;
        if (bits.has_sidetable_rc) {
            rc += sidetable_getExtraRC_nolock();
        }
        sidetable_unlock();
        return rc;
    }

    sidetable_unlock();
    return sidetable_retainCount();
}
  • 哇，真的是好久没看到这么简单易懂的源码，在经历了各色妖魔鬼怪，现在这种跟幼儿读物一样的源码我们读起来完全跟割黄油一样easy，丝滑<g-emoji class="g-emoji" alias="v" fallback-src="https://github.githubassets.com/images/icons/emoji/unicode/270c.png" style="box-sizing: border-box; font-family: "Apple Color Emoji", "Segoe UI", "Segoe UI Emoji", "Segoe UI Symbol"; font-size: 1.2em; font-weight: 400; line-height: 20px; vertical-align: middle; font-style: normal !important; margin-right: 3px;">✌️</g-emoji>
  • 也就是说，最后返回的引用计数会是isa中的加上【如果超过限制】，sideTable中的

为什么weak_entries中referrers要使用hash？

我们来理一理思路，在weak_entries中，已经有referent存储了被指对象的地址，referrers中存放的是所有指向该对象的weak指针的地址
而我们使用了hash的方式存储，我们将weak指针的地址hash出一个index来存放weak指针的地址
有没有觉得怪怪的？一般来说我们用key【一般是对象地址】哈希出一个index作为存放地址，存放的是对象本身，也就是value
但在这里，等于就是用key存key了。因此我之前以为这里没必要hash，因为假如我们希望查询到该weak指针的地址，我们得拿weak指针的地址去找。。。
但其实这里还是因为没有很好的理解他的意义，这张表不是为了查找weak指针的地址而存在的，而是要记录指向某一对象的所有weak指针而存在的，其存在的意义就是在记录上有本身
我们查找某一weak指针往往基本上就是为了把记录这个东西
在这张表上删除，我们的目的在于记录本身，而不是其value本身，以上。

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